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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Metallerstarrung und des Stranggusses und insbesondere eine abgeschrägte Schmalseiten-Kupferplatte für eine kombinierte Gussform mit trichterförmig gekrümmter Oberfläche.
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Stand der Technik
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Mit der Entwicklung der Metallurgietechnologie in der Welt macht die moderne Stranggusstechnologie Fortschritte, nimmt die Vielzahl an gussfähigem Stahl zu und sind einige Stahlarten mit hoher Legierung, hoher Qualität und hoher Rissanfälligkeit in dem Strangguss-Produktionsprozess in großen Stahlunternehmen in die Produktion gegangen. Einer der wichtigen technischen Fortschritte ist darunter die Entwicklung und Anwendung der Technologie mit abgeschrägter Gussform.
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Insbesondere die Entwicklung der Stranggusstechnologie für Brammen mit großem Querschnitt erhöht die Verdichtungsrate der Stahlmaterialien und verbessert die Qualität der Stahlmaterialien. Allerdings bringt die Ausdehnung des Brammenquerschnitts einen nachteiligen Einfluss mit sich: Die Bramme muss in Gleitrollen gebogen und begradigt werden, sodass die Risse in Winkeln der Bramme erhöht werden können. Insbesondere in den letzten Jahren hat die Dicke der Bramme für Großbrammen-Stranggussanlagen 250–450 mm erreicht und sogar überschritten, wobei die Dicke großer quadratischer und rechteckiger Brammen sogar 350–500 mm übersteigt. Wegen der ungleichmäßigen Abkühlung des Winkels erhöht die Spannung definitiv die Zunahme des Brammen-Eckrisses während des Biege- und Begradigungsprozesses.
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Somit ist neben der Optimierung der Gleichheit der Stahlschmelze und der zweiten Kühltechnologie eine der technischen Hauptmaßnahmen, die von Metallurgieingenieuren ergriffen werden, die Annahme der Technologie mit abgeschrägter Gussform, die zwei vorhandene rechte Winkel der Brammen zu zwei stumpfen Winkeln (abgeschrägt) ändert, um die Spannung zu beseitigen.
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Die Gussformtechnologie mit abgeschrägten Seitenplatten ist in Ständen der Technik bekannt. Allgemein gibt es die Schmalseiten-Kupferplatte für die Gussform mit abgeschrägten Seiten in zwei Formen: Eine ist eine getrennte Abschrägung, die zwischen der Schmalseite und der Breitseite der Gussform umfasst ist; eine andere ist als eine integriert, die auf der linken bzw. auf der rechten Seite der Schmaloberflächen-Kupferplatte für die Gussform vorgesehen ist.
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Die getrennte Abschrägung zwischen der Breitseiten-Kupferplatte und der Schmalseiten-Kupferplatte wird mittels Kontakt abgekühlt, sodass die Abschrägung mit einer kleinen Größe, allgemein 3–10 mm, vorgesehen ist. Der Abschrägungswinkel ist 45° und ist in irgendeinem Querschnitt von oben nach unten gleich, sodass die Nutzungsdauer kurz ist.
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Das chinesische Gebrauchsmuster ZL 02214026.3 (Veröffentlichung Nr.:
CN 2547438 Y mit dem Titel ”A narrow side copper plate for slab continuous casting mould”) hat eine Art der Schmalseiten-Kupferplatte für eine Gussform mit abgeschrägten Seiten geschaffen, wobei die Abschrägung 45° bei einer Größe von 6–10 mm beträgt. Der Abschrägungswinkel beträgt in irgendeinem Querschnitt 45°, weist aber nicht auf die Zusammenziehung der schmalseitigen Kupferplatte von oben nach unten in Breitenrichtung hin.
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Das chinesische Gebrauchsmuster ZL 200720089029.7 (mit dem Titel ”A kind of slab mould”) schafft eine Art abgeschrägter Schmalseiten-Kupferplatte mit einer Bogenübergangsoberfläche für die Gussform. Dieses Patent weist ähnlich nicht auf die Änderung der Abschrägung der Schmalseiten-Kupferplatte von oben nach unten hin. Aus der Analyse dieses Patents kann eine Schlussfolgerung gezogen werden: Die Kurvenform und die Größe der Abschrägung sind von oben nach unten ungeändert.
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In der praktischen Produktion weist die Schmalseite der Gussform eine Neigung auf. Eine chinesische Literatur
"Mould Cross-sectional Dimension & Taper Design" (Quelle: Cheng Zhigang. CFHI Technology, Bd. 3, 2008, S. 30–31) analysiert die Verwendung der Neigung der Gussform und weist darauf hin, dass die Neigung der Gussform allgemein 0,6%–1,1% beträgt. In der Praxis liegt die Neigung der Schmalseite der Gussform für herkömmliche Großbrammen-Stranggussanlagen allgemein innerhalb 1–1,5 mm. Die Schmalseiten-Kupferplatten für die Gussform sind zwischen den Breitseiten-Kupferplatten für die Gussform umfasst, sodass die Neigung der Schmalseite dadurch verwirklicht wird, dass die große Breite oben und die kleine Breite unten hergestellt wird. Zum Beispiel ist die Breite oben an der Schmalseiten-Kupferplatte 1 mm länger als unten.
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Eine abgeschrägte Schmalseite der Gussform zeigt außerdem eine Neigung, die durch die große Breite über und durch die kleine Breite unter der Mittelebenenfläche der abgeschrägten Schmalseiten-Kupferplatte für die Gussform verwirklicht wird. Bisher gibt es weder eine Literatur noch einen Bericht über die Neigung der abgeschrägten Schmalseiten-Kupferplatte für die Gussform.
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Aus den oben erwähnten Fällen kann erkannt werden, dass alle Gussformen für den herkömmlichen Strangguss die Neigung mit der großen Breite oben und mit der kleinen Breite unten aufweisen. Die Technologie der Schmalseiten-Kupferplatte für die Gussform mit abgeschrägten Seiten wird in der Praxis seit vielen Jahren verwendet, wobei die abgeschrägten Oberflächen ebene Formen und viele verschiedene gekrümmte Oberflächen sind. Allerdings ist die Neigung der Schräge der Abschrägung in vorhandenen Technologien mit abgeschrägter Gussform nicht betrachtet worden. Insbesondere dann, wenn die Abschrägung groß, z. B. größer als 30 mm, ist, verursacht das Ignorieren der Zusammenziehung während der Erstarrung definitiv die schlechte Kühlwirkung der Abschrägung und das Auftreten von Rissen an dem Mantel in der Gussform. Das ist zu einer wichtigen Herausforderung für die Anwendung der Schmalseiten-Kupferplatte für die Gussform mit großen abgeschrägten Seiten in der Produktion der Bramme und des Walzblocks geworden.
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Wegen der obigen Mängel und Unzulänglichkeiten schafft diese Erfindung eine abgeschrägte Schmalseiten-Kupferplatte für eine Gussform mit trichterförmig gekrümmter Oberfläche.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung einer Art abgeschrägter Schmalseiten-Kupferplatte für eine Gussform mit trichterförmig gekrümmter Oberfläche, die die Zusammenziehung der abgeschrägten Fläche wirksam kompensieren kann, die Erstarrungsgleichförmigkeit des erstarrten Mantels an der abgeschrägten Fläche verbessern kann, die Eckrisse der Brammen beseitigen kann und die Nutzungsdauer der Schmalseiten-Kupferplatte verlängern kann.
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Zur Lösung der obigen Aufgaben schafft die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung:
eine Art abgeschrägter Schmalseiten-Kupferplatte 1 für eine Gussform mit trichterförmig gekrümmter Oberfläche, wobei die Arbeitsfläche der Schmalseiten-Kupferplatte 1, die die Stahlschmelze berührt, einen mittleren Bereich 2 und zwei abgeschrägte Bereiche 3, 4, die auf zwei Seiten angeordnet sind, umfasst, wobei die genannte Arbeitsfläche eine trichterförmige Kurvenoberfläche ist, deren Breite am oberen Rand größer ist und am unteren Rand kleiner ist, wobei die genannte trichterförmige Kurvenoberfläche aus einer der folgenden Kombinationen ausgewählt ist:
die Umrisslinien des oberen Rands des mittleren Bereichs 2 und zweier abgeschrägter Bereiche 3, 4, die auf zwei Seiten angeordnet sind, sind aus konkaven Kurven 5, 6 und 7 zusammengesetzt und die Umrisslinien des unteren Rands sind aus Geraden 8, 9 und 10 zusammengesetzt; oder
die Umrisslinien des oberen Rands des mittleren Bereichs 2 und zweier abgeschrägter Bereiche 3, 4, die auf zwei Seiten angeordnet sind, sind aus konkaven Kurven 5, 6 und 7 zusammengesetzt und die Umrisslinien des unteren Rands sind aus konkaven Kurven 11, 12 und 13 zusammengesetzt; oder
die Umrisslinie des oberen Rands des mittleren Bereichs 2 ist eine Gerade 14, die zwei abgeschrägten Bereiche 3, 4 sind nach innen gerichtete Kurven 6, 7 und die Umrisslinien des unteren Rands sind aus Geraden 8, 9, 10 zusammengesetzt.
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Die Kurven 5, 6, 7 am oberen Rand der genannten Schmalseiten-Kupferplatte 1 sind in dieser Reihenfolge 0,3%–2,5% länger als die entsprechenden Geraden 8, 9, 10 oder Kurven 11, 12, 13 des unteren Rands.
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Die Übergangskurve vom oberen Rand zum entsprechenden unteren Rand an der genannten Schmalseiten-Kupferplatte 1 ist in irgendeinem vertikalen Schnitt ein glatter Übergang 18 vom geraden Typ oder ein glatter Übergang 19 vom Kurventyp oder ein nicht glatter Schnittübergang 20.
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Die genannte Schmalseiten-Kupferplatte ist im ebenen Bereich 50–480 mm breit, 700–1200 mm hoch und 40–100 mm dick; ihre Breite in Höhenrichtung ist gleichbleibend oder die Breite des ebenen Bereichs von oben nach unten nimmt linear ab; wobei die Breitendifferenz zwischen dem oberen Rand und dem unteren Rand der Kupferplatte 0–4,0 mm beträgt.
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Der Winkel α, der durch die Arbeitsfläche der abgeschrägten Bereiche 3, 4 und durch die Seitenfläche 17 gebildet ist, beträgt in dem Schnitt in irgendeiner Höhe der genannten Schmalseiten-Kupferplatte 1 40°–75°.
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Die Höhe H der Abschrägung der genannten Schmalseiten-Kupferplatte 1 beträgt 5–80 mm und die Länge L jeder Abschrägung beträgt 7%–35% der Breite der gegossenen Bramme.
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Die genannte Schmalseiten-Kupferplatte 1 ist für eine geraderichtende Gussform und für eine bogenförmige Gussform geeignet.
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Die genannte Schmalseiten-Kupferplatte 1 ist für eine Gussbramme mit einer Dicke von 110–470 mm geeignet.
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Die Schmalseiten-Kupferplatte 1 ist aus Silber-Kupfer oder aus Chrom-Zirkonium-Kupfer oder aus Phosphor-desoxidiertem Kupfer oder aus Beryllium-Bronze hergestellt.
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Die genannte Arbeitsfläche weist darauf eine Ni-Fe-Plattierungsschicht oder eine Ni-Co-Plattierungsschicht auf.
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Im Vergleich zu den Ständen der Technik enthalten die Vorteile der vorliegenden Erfindung:
Die abgeschrägte Schmalseiten-Kupferplatte für eine Gussform mit trichterförmig gekrümmter Oberfläche in der vorliegenden Erfindung kann die Gleichförmigkeit der Abkühlwirkung an der Abschrägung sicherstellen und die Nutzungsdauer der Schmalseiten-Kupferplatte und der Abschrägung auf der Seite verbessern.
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Erläuterung der beigefügten Zeichnungen
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1 – schematische Zeichnung der Struktur für eine Art abgeschrägter Schmalseiten-Kupferplatte für eine Gussform mit trichterförmig gekrümmter Oberfläche;
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2 – schematische Schnittzeichnung des krummlinigen Übergangs der Schmalseiten-Kupferplatte von oben nach unten;
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2a – schematische Schnittzeichnung des glatten geradlinigen Übergangs der Schmalseiten-Kupferplatte von oben nach unten;
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2b – schematische Schnittzeichnung des glatten krummlinigen Übergangs der Schmalseiten-Kupferplatte von oben nach unten;
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2c – graphische Schnittzeichnung des nicht glatten Schnittverbindungslinienübergangs der Schmalseiten-Kupferplatte von oben nach unten;
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3 – schematische Strukturzeichnung der Schmalseiten-Kupferplatte mit Geraden über und unter dem Mittelbereich;
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4 – schematische Schnittzeichnung der Schmalseiten-Kupferplatte mit konkaver Krümmung unten;
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5 – schematische Schnittzeichnung der Schmalseiten-Kupferplatte mit konkaver Krümmung oben;
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6 – schematische Zeichnung des Querschnitts der Schmalseiten-Kupferplatte in irgendeiner Höhe.
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(Erläuterung von Symbolen der Hauptkomponenten)
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Bezugszeichenliste
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- 1
- abgeschrägte Schmalseiten-Kupferplatte für Gussform in einer trichterförmig gekrümmten Oberflächenform
- 2
- Mittelbereich an der Arbeitsfläche der Schmalseiten-Kupferplatte
- 3
- abgeschrägter Bereich auf einer Seite der Arbeitsfläche der Schmalseiten-Kupferplatte
- 4
- abgeschrägter Bereich auf einer anderen Seite der Arbeitsfläche der Schmalseiten-Kupferplatte
- 5
- konkave Kurve an der oberen Öffnung des mittleren Bereichs an der Arbeitsflache
- 6
- konkave Kurve an der oberen Öffnung des abgeschrägten Bereichs auf einer Seite der Arbeitsfläche
- 7
- konkave Kurve an der oberen Öffnung des abgeschrägten Bereichs auf einer anderen Seite der Arbeitsfläche
- 8
- Gerade an der unteren Öffnung des mittleren Bereichs an der Arbeitsfläche
- 9
- Gerade an der unteren Öffnung auf einer Seite der Arbeitsfläche
- 10
- Gerade an der oberen Öffnung auf einer anderen Seite der Arbeitsfläche
- 11
- konkave Kurve an der unteren Öffnung des mittleren Bereichs an der Arbeitsfläche
- 12
- konkave Kurve an der unteren Öffnung des abgeschrägten Bereichs auf einer Seite der Arbeitsfläche
- 13
- konkave Kurve an der unteren Öffnung des abgeschrägten Bereichs auf einer anderen Seite der Arbeitsfläche
- 14
- Gerade an der oberen Öffnung des mittleren Bereichs an der Arbeitsfläche
- 15
- Schnittlinie des mittleren Bereichs an der Arbeitsfläche
- 16
- Schnittlinie des abgeschrägten Bereichs an der Arbeitsfläche
- 17
- Seitenoberfläche der Schmalseiten-Kupferplatte
- 18
- glatter Übergang vom geradem Typ von der oberen Öffnung zur unteren Öffnung
- 19
- glatter Übergang vom gekrümmten Typ von der oberen Öffnung zur unteren Öffnung
- 20
- nicht glatter Übergang vom verbundenen Typ von der oberen Öffnung zur unteren Öffnung
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Detaillierte Beschreibung
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Das Folgende ist eine weitere Erläuterung dieser Erfindung entsprechend den beigefügten Zeichnungen.
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In 1 ist die schematische Strukturzeichnung der abgeschrägten Schmalseiten-Kupferplatte für eine Gussform mit einer trichterförmig gekrümmten Oberfläche in dieser Erfindung gezeigt. Die Arbeitsfläche der Schmalseiten-Kupferplatte 1, die die Stahlschmelze berührt, ist hier aus drei Teilen zusammengesetzt – einem mittleren Bereich 2 und zwei abgeschrägten Bereichen an zwei Seiten 3, 4. Die Umrisslinien jedes Komponententeils sind an der oberen Öffnung der Schmaloberflächen-Kupferplatte vollständig konkave Linien 5, 6, 7 bzw. an der unteren Öffnung der Schmalseiten-Kupferplatte vollständig gerade Linien 8, 9, 10, sodass die Arbeitsfläche der Schmalseiten-Kupferplatte, die die Stahlschmelze berührt, eine trichterförmig gekrümmte Oberfläche mit der langen oberen Öffnung und mit der kurzen unteren Öffnung ist.
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Die Kurven 5, 6, 7 an der oberen Öffnung der Schmaloberflächen-Kupferplatte sind 0,3%–2,5% länger als die in dieser Reihenfolge entsprechenden Geraden 8, 9, 10 an der unteren Öffnung. Einerseits ist der Zweck dieses Entwurfs, die Anforderung der Zusammenziehung des Mantels während der Erstarrung, wenn sich die Gussform auf- und abbewegt, zu erfüllen; andererseits ist der Zweck, den Wärmeaustausch zwischen dem Mantel und der Kupferplatte für die Gussform zu verbessern, um die Gleichförmigkeit der Dicke des erstarrten Mantels zu verstärken. Es ist besonders wichtig, dass die Schrägenstruktur der großen Abschrägung die Forderung der Zusammenziehung des erstarrten Mantels erfüllt und die Dickengleichförmigkeit des erstarrten Mantels verbessert, wobei dieser Entwurf das Auftreten des Eckrisses an der Bramme wirksam vermeiden kann.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist die Arbeitsfläche der Schmalseiten-Kupferplatte 1 eine zusammenhängende gekrümmte Oberfläche, sodass der Übergang jedes Punkts auf den Kurven 5, 6, 7 an der oberen Öffnung der Schmalseiten-Kupferplatte zu entsprechenden Geraden 8, 9, 10 an der unteren Öffnung ein glatter Übergang 18 vom geraden Typ in irgendeinem vertikalen Querschnitt 15 oder 16 wie in 2a gezeigt oder ein glatter Übergang 19 vom gekrümmten Typ wie in 2b gezeigt oder ein nicht glatter Übergang 20 vom Schnitttyp wie in 2c gezeigt sein kann.
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Die Kupferplatte ist im ebenen Bereich 50–480 mm breit, 700–1200 mm hoch und 40–100 mm dick; ihre Breite entlang der Höhenrichtung ist gleichbleibend oder die Breite des ebenen Bereichs ist von oben nach unten linear verringert, wobei die Breitendifferenz zwischen dem oberen Rand und dem unteren Rand der Kupferplatte 0–4,0 mm beträgt.
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Wie in 3 gezeigt ist, soll der Kern der abgeschrägten Gussform die Abkühlungsgleichmäßigkeit an der Schräge der Abschrägung verstärken, sodass die Kurve an der oberen Öffnung des mittleren Bereichs 2 der Schmaloberflächen-Kupferplatte 1 ebenfalls eine Gerade 14, d. h. dieselbe wie die untere Öffnung, sein kann, um die Verarbeitung der Kupferplatte für die Gussform zu vereinfachen. Währenddessen sind die Kurven 6, 7 an der oberen Öffnung weiterhin konkave Kurven, während die Gerade 14 und die Kurven 6, 7 an der oberen Öffnung in dieser Reihenfolge 0,3%–2,5% länger als entsprechende Geraden 8, 9, 10 an der unteren Öffnung sind.
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Wie in 4 und 5 gezeigt ist, können unter der Voraussetzung, dass die Kurven 5, 6, 7 an der oberen Öffnung der Gussform 0,3%–2,5% länger als die entsprechenden Kurven an der unteren Öffnung sind, die Kurven an der unteren Öffnung der Arbeitsfläche der Schmalseiten-Kupferplatte drei konkave Kurven 11, 12, 13 sein, während die Kurven 5, 6, 7 an der oberen Öffnung weiterhin konkave Kurven sind. In diesem Fall ist die konkave Ausdehnung der Kurven an der oberen Öffnung größer als die der Kurven an der unteren Öffnung.
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Wie in 6 gezeigt ist, ist in Bezug auf den Abschrägungsentwurf in dem Schnitt der Schmalseiten-Kupferplatte in irgendeiner Höhe der Winkel α, der durch die Arbeitsfläche des Winkelteils (Abschrägung) 3 oder 4 und durch die Seitenoberfläche 17 gebildet ist, 40°–75°. Die Höhe H der Abschrägung beträgt 50–80 mm und die Länge L jeder Abschrägung beträgt 7%–35% der Breite der Bramme.
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Eine kurvenförmige abgeschrägte Schmaloberflächen-Kupferplatte für die genannte kombinierte Gussform ist nicht nur auf die geraderichtende Gussform, sondern auch auf die bogenförmige Gussform anwendbar. Die Gussformen sind für die Bramme mit einer Dicke von 110–470 mm geeignet.
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Die Schmaloberflächen-Kupferplatte für eine Gussform ist aus einem Material hergestellt, das aus Silber-Kupfer, Chrom-Zirkonium-Kupfer, Phosphor-desoxidiertem Kupfer oder Beryllium-Bronze ausgewählt ist. Um die Nutzungsdauer der Kupferplatte für die Gussform zu verlängern, gibt es auf der Arbeitsfläche, die die Stahlschmelze berührt, eine Ni-Fe-Plattierungsschicht oder eine Ni-Co-Plattierungsschicht oder keine Beschichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ”Mould Cross-sectional Dimension & Taper Design” (Quelle: Cheng Zhigang. CFHI Technology, Bd. 3, 2008, S. 30–31) [0009]
