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Die Erfindung betrifft eine Walzanlage und ein Verfahren zum Erzeugen eines rohrförmigen Produkts.
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Aus der Praxis ist es bekannt, rohrförmige Produkte in Walzanlagen herzustellen, in denen – ausgehend von einem Ausgangsprodukt – dieses Ausgangsprodukt verschiedenen Erwärmungs- und Walzvorrichtungen zugeführt wird, um das rohrförmige Fertigprodukt herzustellen, nämlich,
- – einem Ofen zur Erwärmung des Ausgangsprodukts auf eine Walztemperatur,
- – einer ersten Walzvorrichtung zur Erzeugung eines ersten Zwischenprodukts (Vorzwischenprodukt),
- – einer zweiten Walzvorrichtung zum Erzeugen eines zweiten Zwischenprodukts,
- – einem Kühlbett zur Aufnahme des zweiten Zwischenprodukts, auf dem das zweite Zwischenprodukt abkühlen kann,
- – einem Zwischenofen (zweiten Ofen) zur Erwärmung des zweiten Zwischenprodukts auf eine gewünschte Walzguttemperatur vor dem letzten Walzverfahren,
- – einer nachgeschalteten Walzvorrichtung zur Erzeugung des rohrförmigen Fertigprodukts,
- – einem Kühlbett zur Aufnahme des Fertigprodukts, auf dem das Fertigprodukt abkühlen kann, sowie
- – einer Adjustage zur Erzeugung der Produktfertiglängen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Walzanlage und ein Walzverfahren vorzuschlagen, mit denen rohrförmige Fertigprodukte höherer Qualität erzeugt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die Walzanlage des Anspruchs 1 und das Verfahren zum Erzeugen eines rohrförmigen Produkts gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, in der Walzanlage, bzw. in dem Walzverfahren zumindest eine Station vorzusehen, an der die Temperatur des Zwischenprodukts, bzw. ergänzend oder alternativ die Temperatur des Fertigprodukts gezielt beeinflusst werden kann. So ist es mit der erfindungsgemäßen Walzanlage und dem erfindungsgemäßen Walzverfahren möglich, das Ausgangsgefüge vor der letzten Umformstufe (der hinteren Walzvorrichtung) gezielt zu beeinflussen. Die erfindungsgemäße Walzanlage und das erfindungsgemäße Walzverfahren erlauben eine temperaturkontrollierte bzw. temperaturgeregelte Beeinflussung des Gefüges und der mechanisch-technologischen Eigenschaften des Fertigprodukts, wie z. B. der Zugfestigkeit, Streckgrenze, Härte und Duktilität. Ferner erlauben die erfindungsgemäße Walzanlage und das erfindungsgemäße Walzverfahren eine höhere Flexibilität hinsichtlich der Produktionsverfahren bei Ausgangsprodukten mit schwankender chemischer Analyse oder gleicher chemischer Analyse bei unterschiedlichen Einsatzgebieten der Endprodukte. Ferner bieten die erfindungsgemäße Walzanlage und das erfindungsgemäße Walzverfahren die Möglichkeit der Kostenoptimierung und -reduzierung hinsichtlich des Gesamtprozesses zur Erzeugung nahtloser Rohre, beispielsweise einen Wegfall oder die Minimierung von Wärmebehandlungskosten.
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Die erfindungsgemäße Walzanlage zum Erzeugen eines rohrförmigen Produkts geht von folgendem Grundaufbau aus: Es ist ein erster Ofen vorgesehen, mit dem ein Ausgangsprodukt mit einer Ausgangstemperatur bereitgestellt wird. Diesem Ofen ist eine Walzvorrichtung nachgeschaltet, mit der ein Zwischenprodukt hergestellt wird. Dabei sieht es die Erfindung vor, dass das Zwischenprodukt mit einer einzigen Walzvorrichtung unmittelbar aus dem Ausgangsprodukt hergestellt werden kann.
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Der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Walzanlage sieht vor, dass eine hintere Walzvorrichtung vorgesehen ist, der das Zwischenprodukt zugeführt wird, mit der aus dem Zwischenprodukt ein Fertigprodukt hergestellt wird.
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Ausgehend von diesem Grundaufbau schlägt die Erfindung vor, dass
der Walzvorrichtung eine Kühlstrecke nachgeschaltet ist, mit der die Temperatur des Zwischenprodukts gezielt beeinflusst werden kann
und/oder
der hinteren Walzvorrichtung eine Kühlstrecke nachgeschaltet ist, mit der die Temperatur des Fertigprodukts gezielt beeinflusst werden kann
und/oder
zwischen der Walzvorrichtung und der hinteren Walzvorrichtung eine Induktionsanlage vorgesehen ist, mit der die Temperatur des Zwischenprodukts gezielt beeinflusst werden kann, bevor das in der Induktionsanlage behandelte Zwischenprodukt der hinteren Walzvorrichtung zugeführt wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Walzanlage wird dem Grundaufbau also zumindest eine Station hinzugefügt, in der die Temperatur des dort jeweils behandelten Produkts gezielt beeinflusst werden kann. Durch diese ergänzenden Prozessschritte können gezielt Gefüge eingestellt und mechanisch-technologische Eigenschaften eingestellt werden. Es ist sogar möglich, das Gefüge und die mechanisch-technologischen Eigenschaften so gezielt einzustellen, dass das Rohr einem Rohr ähnlich, bzw. gleich ist, das in Walzanlagen nach dem Stand der Technik nach der Bearbeitung in diesen Walzanlagen einer zusätzlichen, nachfolgenden Wärmebehandlung zugeführt wurde. Dies bietet den Vorteil, dass nachfolgende Wärmebehandlungsverfahren verkürzt oder sogar eingespart werden können.
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Die mit der erfindungsgemäßen Walzanlage geschaffene Möglichkeit, die Temperatur des jeweils behandelten Produkts (des Zwischenprodukts, bzw. des Fertigprodukts) gezielt zu beeinflussen, bietet die Möglichkeit, ein optimiertes, z. B. feinkörniges Ausgangsgefüge vor der letzten Umformstufe (der hinteren Walzvorrichtung) einzustellen. Ebenso kann ein homogenes Ausgangsgefüge über die Walzgutlänge, den Walzgutquerschnitt, bzw. die Wanddicke eingestellt werden. Ebenso kann ein optimiertes Gefüge des Fertigprodukts mit mechanisch-technologischen Eigenschaften nach der letzten Umformstufe (der hinteren Walzvorrichtung) eingestellt werden. Ebenso kann ein homogenes Endgefüge über die Walzgutlänge, den Walzgutquerschnitt, bzw. der Wanddicke des Walzguts eingestellt werden. Ebenso erlaubt es die erfindungsgemäße Walzanlage unterschiedliche Gefüge und unterschiedliche mechanisch-technologische Eigenschaften bei gleicher chemischer Analyse einzustellen. Die erfindungsgemäße Walzanlage bietet ferner den Vorteil einer gezielten, temperaturgeregelten Beeinflussung der Walzguttemperatur während des Durchlaufs des zu bearbeitenden Produkts durch die Walzanlage. Schließlich bietet die erfindungsgemäße Walzanlage den Vorteil, dass Wärmebehandlungsprozesse, die dem Walzprozess nachgeschaltet sein können, verkürzt oder sogar vermieden werden können. Die gleichen Vorteile werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt.
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Unter einem Kühlbett wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung verstanden, auf der ein Produkt liegt oder mit langsamer Geschwindigkeit bewegt wird und dabei abkühlt. Dabei ist für ein Kühlbett insbesondere charakteristisch, dass das Zwischenprodukt sich auf dem Kühlbett in einer Luftatmosphäre befindet, die passiv ist, also nicht durch besonders dafür vorgesehene Mittel bewegt wird.
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Im Gegensatz zum Kühlbett wird unter einer Kühlstrecke eine Vorrichtung verstanden, in der ein Kühlfluid, insbesondere Wasser, Luft/Wasser-Gemische, Wassernebel, Luft oder Polymer durch speziell hierfür vorgesehene Mittel, beispielsweise Düsen, auf das zu kühlende Produkt aufgebracht oder durch hierfür vorgesehene Mittel in eine Kühlfluidströmung versetzt wird, die an dem zu kühlenden Produkt entlang strömt. Eine Kühlstrecke kann beispielsweise eine ringförmig aufgebaute Vorrichtung sein, die nach innen, in das Ringinnere weisende Düsen aufweist, aus denen Kühlfluid als Strahl ausgedüst wird. Wird ein Produkt durch diesen Ring bewegt, so wird durch die Düsen das Kühlfluid auf das Produkt aufgebracht. Eine Kühlstrecke kann ebenso aus einer Vielzahl von nacheinander angeordneten derartigen Ringen aufgebaut sein. Darüber hinaus sind auf dem technischen Gebiet der Walzanlagen von Metallprodukten, wie beispielsweise Metallblechen, Metallbändern, rohrförmigem oder stabförmigem Gut eine Vielzahl weiterer möglicher Bauformen von Kühlstrecken bekannt, die vorteilhaft in der erfindungsgemäßen Walzanlage eingesetzt werden können.
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Unter einer Induktionsanlage wird eine Anlage verstanden, deren Wirkprinzip darin besteht, dass eine ein- oder mehrwindige Arbeitsspule (Induktor) von einem Wechselstrom hoher Frequenz durchflossen wird. Dieser Induktor baut in seiner Umgebung ein elektromagnetisches Feld auf. Bringt man in dieses Wechselfeld ein elektrisch leitendes Werkstück, dann wird in diesem eine Spannung induziert, welche einen Wechselstrom erzeugt. Als Resultat wird dann in den stromdurchflossenen Bereichen dieses Werkstücks Wärme erzeugt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist jedoch zwischen dem ersten Ofen und der Walzvorrichtung eine vordere Walzvorrichtung vorgesehen, der das Ausgangsprodukt zugeführt wird und mit der aus dem Ausgangsprodukt ein Vorzwischenprodukt hergestellt wird, das der Walzvorrichtung zugeführt wird, mit der aus dem Vorzwischenprodukt dann das Zwischenprodukt hergestellt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ausgangsprodukt der Walzvorrichtung unmittelbar und ohne dazwischen geschaltete Umform- oder aktive Temperierungsmaßnahmen zugeführt, wobei unter „aktiven Temperierungsmaßnahmen” Maßnahmen verstanden werden, bei denen das Ausgangsprodukt durch Wärmeeintrag mit einer Erwärmungsvorrichtung oder durch Kühlen mit einer Kühlvorrichtung, die ein Kühlmedium, insbesondere ein Kühlfluid auf das Ausgangsprodukt aufbringt, temperiert wird. Ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform zwischen dem ersten Ofen und Walzvorrichtung eine vordere Walzvorrichtung vorgesehen, so wird in einer bevorzugten Ausführungsform das Ausgangsprodukt der vorderen Walzvorrichtung unmittelbar nach dem Verlassen des ersten Ofens und ohne aktive Temperierung zugeführt, sowie das in der vorderen Walzvorrichtung hergestellte Vorzwischenprodukt der Walzvorrichtung unmittelbar und ohne aktive Temperierung nach dem Verlassen der vorderen Walzvorrichtung zugeführt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walzanlage kann das in der Walzvorrichtung hergestellte Zwischenprodukt in einem zweiten Ofen erwärmt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem ersten Ofen und der Walzvorrichtung eine vordere Walzvorrichtung vorgesehen, der das Ausgangsprodukt zugeführt wird und mit der aus dem Ausgangsprodukt ein Vorzwischenprodukt wird, das der Walzvorrichtung zugeführt wird, mit der aus dem Vorzwischenprodukt das Zwischenprodukt hergestellt wird. Wie voranstehend ausgeführt, sieht der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Walzanlage vor, dass zumindest eine Walzvorrichtung vorgesehen ist, mit der ein Zwischenprodukt hergestellt wird. Es ist denkbar, dass bereits hinreichend gute Fertigprodukte hergestellt werden können, wenn bei der erfindungsgemäßen Walzanlage das in dem Ofen bereitgestellte Ausgangsprodukt lediglich einer Walzvorrichtung zur Herstellung des Zwischenprodukts zugeführt wird und danach der hinteren Walzvorrichtung zur Erzeugung des Fertigprodukts zugeführt wird, wobei – in einer bevorzugten Ausführungsform – zwischen der Walzvorrichtung und der hinteren Walzvorrichtung ein zweiter Ofen zum Erwärmen des Zwischenprodukts angeordnet sein kann.
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Besonders bevorzugt wird jedoch, dass das in dem ersten Ofen bereitgestellte Ausgangsprodukt, bevor es der hinteren Walzvorrichtung zugeführt wird, mit der Walzvorrichtung, mit der das Zwischenprodukt hergestellt wird, umgeformt wird, wobei das Vorzwischenprodukt aus dem Ausgangsprodukt mit einem geeigneten Verfahren, beispielsweise ebenfalls einer Walzvorrichtung, hergestellt wird. Ein bevorzugtes Ziel ist es bei der Herstellung des Vorzwischenprodukts das mit der vorderen Walzvorrichtung produzierte optimierte, beispielsweise feinkörnige Gefüge zu erhalten, da dieses einen idealen Ausgangspunkt für den weiteren Produktionsprozess und damit für das gewünschte Endgefüge mit seinen Eigenschaften darstellt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist – soweit ein zweiter Ofen vorgesehen ist – dem zweiten Ofen ein Zwischenkühlbett vorgeschaltet, auf dem das Zwischenprodukt abkühlen kann. Die erfindungsgemäße Walzanlage kann so aufgebaut sein, dass zwischen der Walzvorrichtung und dem zweiten Ofen lediglich das Zwischenkühlbett vorgesehen ist, auf dem das Zwischenprodukt abkühlen kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Zwischenkühlbett jedoch zwischen einer dem zweiten Ofen vorgeschalteten Kühlstrecke und dem Ofen selbst angeordnet. Damit kann das Zwischenprodukt, dass die Walzvorrichtung verlassen hat, in zwei Schritten abgekühlt werden, nämlich zum Einen in der Kühlstrecke und zum Anderen auf dem gemäß dieser Ausführungsform hinter der Kühlstrecke vorgesehenen Zwischenkühlbett. Dieser Aufbau erhöht die Möglichkeiten, ein bestimmtes Gefüge einzustellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Zwischenkühlbett Transportmittel auf, mit der ein auf dem Kühlbett befindliches Zwischenprodukt mit einer ersten Geschwindigkeit über das Kühlbett bewegt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zwischenkühlbett zudem eine Schnelltransporteinrichtung aufweisen, mit der das Zwischenprodukt in einer schnelleren als der ersten Geschwindigkeit bewegt wird. Dabei kann die Schnelltransporteinrichtung parallel zum eigentlichen Kühlbett ausgebildet sein, sodass das Produkt entweder über das Kühlbett (mit der ersten Geschwindigkeit) oder mittels der Schnelltransporteinrichtung parallel zum eigentlichen Kühlbett mit einer schnelleren Geschwindigkeit bewegt wird. Ebenso ist es denkbar, dass die Schnelltransporteinrichtung als Teil des Kühlbetts ausgebildet ist und derart ausgeführt ist, dass das Produkt mit einer schnelleren als der ersten Geschwindigkeit über das Kühlbett selbst bewegt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der hinteren Walzvorrichtung ein Kühlbett nachgeschaltet sein, auf dem das Fertigprodukt abkühlen kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der hinteren Walzvorrichtung eine Kühlstrecke nachgeschaltet, die zwischen der hinteren Walzvorrichtung und dem der hinteren Walzvorrichtung nachgeschalteten Kühlbett angeordnet ist. Dies ermöglicht es, das Fertigprodukt mit einer Vielzahl von einstellbaren Abkühlkurven abzukühlen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist dem der hinteren Walzvorrichtung nachgeschalteten Kühlbett eine Adjustage nachgeschaltet ist. Der Adjustage kann ein Ofen nachgeschaltet sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen eines rohrförmigen Produkts sieht zumindest folgende Schritte vor:
- – Bereitstellen eines Ausgangsprodukts mit einer Ausgangstemperatur durch einen ersten Ofen,
- – Herstellen eines Zwischenprodukts mit einer Walzvorrichtung,
- – Herstellen eines Fertigprodukts mit einer hinteren Walzvorrichtung, der das Zwischenprodukt zugeführt wird und mit der aus dem Zwischenprodukt ein rohrförmiges Fertigprodukt hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Temperatur des Zwischenprodukts mit einer der Walzvorrichtung nachgeschalteten Kühlstrecke gezielt beeinflusst wird,
und/oder
die Temperatur des Fertigprodukts mit einer der hinteren Walzvorrichtung nachgeschalteten Kühlstrecke gezielt beeinflusst wird,
und/oder
die Temperatur des Zwischenprodukts zwischen der Walzvorrichtung und der hinteren Walzvorrichtung durch eine Induktionsanlage gezielt beeinflusst wird, bevor das in der Induktionsanlage behandelte Zwischenprodukt der hinteren Walzvorrichtung zugeführt wird.
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Die erfindungsgemäße Walzanlage und das erfindungsgemäße Verfahren können insbesondere bevorzugt zum Herstellen von nahtlosen Rohren, insbesondere von nahtlosen Metallrohren, eingesetzt werden.
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Nachfolgend wir die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine schematische Ablaufdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und
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2 eine schematische Ablaufdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist eine schematische Ablaufdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wie es beispielsweise bei der Neukonstruktion von Anlagen eingesetzt werden kann. Dargestellt ist, dass ein Ausgangsprodukt mit einer Ausgangstemperatur durch einen ersten Ofen (Aufheizofen) bereitgestellt wird. In einem anschließenden Verfahren zum Erzeugen eines Zwischenprodukts wird ein Zwischenprodukt erzeugt. Dabei kann in einer (nicht dargestellten) vorderen Walzvorrichtung aus dem Ausgangsprodukt ein Vorzwischenprodukt (erstes Zwischenprodukt) hergestellt werden. Das Vorzwischenprodukt kann in einer (ebenfalls nicht dargestellten) Walzvorrichtung in ein Zwischenprodukt (zweites Zwischenprodukt) umgeformt werden. Die Temperatur des Zwischenprodukts wird mit einer der Walzvorrichtung nachgeschalteten Kühlstrecke gezielt beeinflußt. Danach wird das Zwischenprodukt einem Zwischenkühlbett mit Schnelltransporteinrichtung zugeführt sowie anschließend einem zweiten Ofen, in dem das Zwischenprodukt erwärmt wird.
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Die Temperatur des Zwischenprodukts wird anschließend durch eine Induktionsanlage gezielt beeinflusst, bevor das in der Induktionsanlage behandelte Zwischenprodukt der hinteren Walzvorrichtung zugeführt wird. Hier wird das Fertigprodukt hergestellt. Die Temperatur des Fertigprodukts wird mit einer der hinteren Walzvorrichtung nachgeschalteten Kühlstrecke gezielt beeinflusst wird. Danach wird das Fertigprodukt einem Kühlbett, einer Adjustage und einem weiteren Ofen zugeführt.
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In 2 ist eine schematische Ablaufdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wie es beispielsweise bei der Erneuerung bestehender Anlagen umgesetzt werden könnte. Dargestellt ist, dass ein Ausgangsprodukt mit einer Ausgangstemperatur durch einen ersten Ofen (Aufheizofen) bereitgestellt wird. In einem anschließenden Verfahren zum Erzeugen eines Zwischenprodukts wird ein Zwischenprodukt erzeugt. Dabei kann in einer (nicht dargestellten) vorderen Walzvorrichtung aus dem Ausgangsprodukt ein Vorzwischenprodukt (erstes Zwischenprodukt) hergestellt werden. Das Vorzwischenprodukt kann in einer (ebenfalls nichts dargestellten) Walzvorrichtung in ein Zwischenprodukt (zweites Zwischenprodukt) umgeformt werden. Die Temperatur des Zwischenprodukts wird mit einer der Walzvorrichtung nachgeschalteten Kühlstrecke gezielt beeinflußt. Die Temperatur des Zwischenprodukts wird anschließend durch eine Induktionsanlage gezielt beeinflusst, bevor das in der Induktionsanlage behandelte Zwischenprodukt der hinteren Walzvorrichtung zugeführt wird. Hier wird das Fertigprodukt hergestellt. Die Temperatur des Fertigprodukts wird mit einer der hinteren Walzvorrichtung nachgeschalteten Kühlstrecke gezielt beeinflusst wird. Danach wird das Fertigprodukt einem Kühlbett, einer Adjustage und einem weiteren Ofen zugeführt.
