DE2054999A1 - Verfahren zum Einstellen eines Überzuges und Vorrichtung zur Durch fuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

DR. WALTER NlELSCH Patentanwalt

2 Hamburg 70 · Postfach 10914

Fernruf: 6529707

Verfahren zum Einstellen eines Überzuges und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Jones & Laughlin, Steel Corporation, 3 Gateway Center Pittsburgh, Pa. 15250

(Vereinigte Staaten von Nordamerika)

Biese Erfindung bezieht eich allgemein auf Verfahren und Vorrichtungen zu» Einstellen dee Überzuges auf einem !Präger und genauer ausgedrückt auf die Verwendung von FlüssigkeitsabstreifBittein zum Einstellen des Gewichtee und der Verteilung eines Überzuges, der auf einen sioh bewegenden Träger aufgebracht wurde« Die Erfindung findet ihre spezielle Anwendung bei Heißtauchüborzugsverfahrcn, wie bei dor Fouorversinkung von Stahlbändern.

3s ist boroits bekannt gewesen, Überzugsrollen zu verwenden, um die Dicke eines im flüssigen Zustand aufgebrachten

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Überzuges auf einem Träger zu steuern. Beispielsweise v/urden bei der Herstellung von feuerverzinkten Stahlblechen angetriebene Austrittsrollen verwendet, die etwa zur Hälfte in das Zinküberzugsgefäß eingetaucht sind und zur Steuerung der Schichtdicke des auf das Stahlband aufgebrachten Überzuges verwendet werden, wobei das Stahlband dazwischen geführt wird und zwar unter Einstellung des Druckes zwischen den Rollen und der relativen Stellung der Rollen in Bezug auf die Oberfläche des Zinkschmelzbades. Die Verwendung von Überzugsrollen zum Einstellen der Überzugsschichtdicke ist nicht vollständig zufriedenstellend, jedoch wurden andere Techniken angepaßt· Sine solche Technik ist die Flüssigkeitsabstreifung. In einem Flüssigkeitsabstreifungsverfahren wird ein gasförmiges Material wie Dampf, Luft oder ein anderes gasförmiges Medium durch eine enge, schlitzförmige Öffnung in einer Düse geführt und gegen den gerade überzogenen Träger gerichtet, während das Überzugsmaterial noch flüssig ist, um überschüssiges Überzugsmaterial zu entfernen und so den flüssigen Überzug gleichförmig anzuordnen. Solche Düsen werden als Gasmesser oder, wenn Luft als Abstreifmedium verwendet wird, als Luftmesser bezeichnet.

Während die Flüssigkeitsabstreiftechniken viele der Nachteile überwinden, die mit der Verwendung von Überzugsrollen zusammenhängen, ist es erforderlich gewesen, den Wirkungsgrad solcher Techniken zu verbessern. Beispielsweise hat unsere Erfahrung gezeigt, daß für übliche Arbeitsgeschwindigkeiten die Verwendung eines Luftmessers mit planarer, rechteckig geformter Öffnung, um die Schichtdicke des Überzuges in einem Tauchfeuerverzinkungsverfahren einzustellen, wie es in der britischen Patentschrift 588 281 beschrieben ist, folgende Nachteile besitzt:

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1) Es wird ein nicht gleichförmiger Überzug gebildet, wobei der zentrale Abschnitt des Bandes ein niedrigeres Überzugsgewicht besitzt als die Eckabschnitte.

2) Die Bildung von einer benachbarten "stärkeren Umrandung" oder Wulsten des Zinküberzuges innerhalb von 12,7 mm bis 6,35 mm der Bandkanten·

Diese Merkmale ergeben sich an aufgespulten Bändern oder Spulen mit Pormproblemen. Bevorzugte Überzugsprofile sind solche mit einem gleichmäßigen Überzugsgewicht über das ganze Band oder einem etwas stärkeren Überzugsgewicht im Zentrum des Bandes und dann entlang den Kanten. Die bevorzugten Profile besitzen eine verbesserte Bandflächengleichheit, die das Aufrollen erleichtert, besonders in Bezug auf dünnwandige Produkte.

Wir haben gefunden, daß die unerwünschten Überzugsprofile, die sich durch die Verwendung von planaren, rechteckig geformten Düsenöffnungen ergeben, auf solchen Düsen beruhen, die das Abstreifmedium auf das Band in einer solchen Weise auftreffen lassen, daß höhere Aufpralldrucke entlang des Zentralteils des Bandes und ale entlang den Kanten des Bandes gebildet werden und als Folge mehr Überzugsmaterial dazu neigt, vom Bandzentrum entfernt zu werden, als von den Bandkanten. Wir haben auch gefunden, daß eine Aufpralldruckverteilung oder Profil, welches die tatsächliche Gleichförmigkeit von den Kanten des Trägers zu dem Zentrum des (Prägers herabsetzt, hervorgerufen werden kann durch Verwenden einer Düse mit einer öffnung oder einem Schute, der sich tatsächlich gleichförmig von ihrem äußeren Rand bis zu ihrem Mittelpunkt erstreckt. Solch ein Aufpralldruckprofil kann entweder ein gleichförmiges Überzugsprofil oder ein Überzugsprofil liefern, welches etwas stärker entlang seinem Zentrum als entlang seinen Kanten ausgebildet ist. Das erhaltene exakte Überzugsprofil ergibt sich allgemein aus der Zunahmerate des Aufpralldruckes vom Zentrum des Trägers zu den Kanten und das

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Aufpralldruckprofil ist eine Teilfunktion der Düsenöffnungscharakteristiken, z.B. der Ausbildung der Steigungerate der Düse oder des Düsenprofils. Demgemäß bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Einstellen des Überzugsprofils durch Einstellen der DüsenöffnungsCharakteristiken. Wir haben auch gefunden, daß eine Steigung der Düsenöffnung oder eine Düse des beschriebenen Typs die Bildung von stärkeren Kanten verhindert, vorausgesetzt, daß die Steigung der Düsenöffnung ganz gleichförmig ausgebildet ist. Zusätzlich zu den vorstehenden Ausführungen haben wir auch gefunden, daß bei einem kontinuierlichen Überzugsvorgang wie dem kontinuierlichen Tauchfeuerverzinken von Stahlbändern, das Überzugsgewicht in erster Linie eine Punktion der Transportgeschwindigkeit, der Bandbreite und Oberflächenrauhigkeit, Badtemperatur der Zinkschmelze, der Entfernung zwischen Düse und Band, der Luftdurchflußrate durch die Düse und dor Düsencharakteristiken ist. Genauer ausgedrückt kann das Überzugsgewicht angenähert durch eine lineare Gleichung der folgenden Formel ausgedrückt werden:

Überzugsgewicht - CL + C₂ (Luftdurchflußrate) + CU (Entfernung

zwischen Düse und Band) + C^ (Transportgeschwindigkeit) + Cc (Bandbreite) + Cg (Bandoberflächenrauhigkeit) + CU (Badtemperatur) + Cg (DüsenöffnungsCharakteristiken).

Die Ausdrücke C^ bis Cq stellen konstante Ausdrücke dar, welche für Jedes besondere Überzugsverfahren gleich sind. Demgemäß trägt die vorliegende Erfindung nicht nur dem Wechsel der Steigung der Düsenöffnung Rechnung, um das Überzugsprofil einzustellen, sondern zusätzlich trägt es auch Rechnung beim Wechseln der Steigung der Düsenöffnung im Ansprechen auf Variationen in den anderen Arbeitsbedingungen, welche das Überzugsgewicht beeinflussen, um dabei das Überzugsgewicht einzustellen. Die Erfindung gestattet ferner beides, um solche Wechsel schnell durcheufuhren, wie auch Arbeitsgesohwindig-

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keitsverzögerungen und Ausbeuteverluste zu vermindern und zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Überzugsprofils beizutragen, wenn das Band seitlich von seinem vorbestimmten Transportweg läuft.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gasabstreifverfahren und Apparaturen zum Einstellen des Gewichtes und der Verteilung für einen im flüssigen Zustand auf einen bewegten Träger aufgebrachten Überzug zur Verfügung zu stellen. Ein anderes Ziel der Erfindung ist et, eine solch« Steuerung für ein kontinuierliches Feuerversinkungsverfahren unter Verwendung von Luft als Abstreifmedium zu verwenden· Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche Steuerung unter Verwendung eines Luftmessers mit einer steigend ausgebildeten öffnung zur Verfügung zu stellen, wobei die Steigungsrate der öffnung im Ansprechen auf Wechsel der anderen Variablen, die das Überzugsgewicht und Profil beeinflussen, angepaßt wird. Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, Mittel für das sehr schnelle Wechseln in der Steigungsrate der Luftmesseröffnung zu ermöglichen, um Verzögerungen in der Arbeitsgeschwindigkeit und Ausbeuteverlust· su verringern. Ein noch weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine solche Steuerung zur Verfügung su stellen, welche Unregelmäßigkeiten beim Trägertransport kompensiert,

Diese und andere Ziele und Vorteile dieser Erfindung werden im Verlaufe der ausführlichen Beschreibung einer hier bevorzugten Ausführungsforra erscheinen. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird jetzt die Erfindung erläutert\ Fig. 1 ist ein schematischer Vertikalechnitt eines Abschnittes aus der Tauchfeuerverzinkungsanlage, die ein Luftabstreifsystem besitzt, um die Schichtdicke · des auf einem Stahlband abgeschiedenen Zinküberzuges gemäß dieser Erfindung zu steuern.

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Fig, 2 ist eine grafische Darstellung der Aufpralldruckverteilung, die sich über einem Träger ausbreitet, die bei Anwendung eines Luftabstreifsystems gemäß dieser Erfindung auftritt und wobei sich die Aufpralldruckverteilung über einem Träger ausbreitet, wenn dieser einem Luftabstreifsystem unterworfen wird, welches unerwünschten ÜberzugsCharakteristiken Rechnung trägt· Fig, 2 ist eine Vorderansicht des Gasmessers der Erfindung· Fig· 4 ist eino Teilaniicht des Gaaaessera entlang der Linie IV - IV in Pig· 5.

Die Erfindung wird hier besonders in Verbindung mit der kontinuierlichen Tauchfeuerverzinkung von Stahlband beschrieben, aber es sei vermerkt, daß die Erfindung auf verschiedene Überzugsverfahren Anwendung finden kann, in denen ein Überzugsmittel in flüssiger Fora auf einen Träger aufgebracht wird.

Fig. 1 verdeutlicht senematiech einen Abschnitt aus einer Tauchfeuerverzinkungsanlage, wobei ein Stahlband 10 nach dem Auetritt aus einer Oberflächonbehandluneeanlage (nicht dargestellt) abwarte durch einen Schutzkanal 11 in ein Zinkschmelzbad 12 läuft, im die Badrolle 13 geführt wird und sich dann aufwärts im Kontakt mit der Stabilisierrolle 14 bewegt und nach Durchlaufen der Luftmesser oder Düsen 15 - 15 zu einem Kühlturm mit einer geeigneten, nicht dargestellten Rücklaufvorrichtung weiterbewegt wird,

Preßluft wird von einer nicht dargestellten Quelle geliefert und zu den Verteilungsdruckkesseln 16 - 16 geführt und von dort zu den Düsen 15 - 15 mittels einer Serie flexibler Metallschläuche 17 - 17 weitergeleitet, um eine gleichmäßige Druckverteilung zu den Düsen und durch die Düsen zu dom Band sicherzustellen. Der Luftdurchfluß durch die Düsen wird durch

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geeignete Hähne in den Leitungen eingestellt, welche die Luftquelle und die Verteilungsdruckkessel verbinden. Die Düsenöffnungen oder Schlitze, durch welche die Luft auf das Band gerichtet wird, erstreckt sich mindestens über die Breite des Bandes und vorzugsweise erstreckt sie sich über dia Bandkanten. Die aus den Düsen austretende Luft prallt auf das Band auf und entfernt daran überschüssiges geschmolzenes. Zink und glättet ganz allgemein das geschmolzene Zink auf dem Bard, wodurch das Überzugsgewicht und die Verteilung eingestellt wird. Die Stabilisierrolle 14 ist querlaufend auf dem Aufwärtsweg des Bandes justierbar, um das Band im wesentlichen senkrecht zu halten und die Umgebungsfläche des Bandes, am Aufprallpunkt genau parallel zu den Düsenvorderseiton zu halten. Die Düsen sind ebenfalls seitlich auf dem Aufwärtswog des Bandes justierbar, um die Einstellung der richtigen Stellung des dazwischen befindlichen Bandes zu ermöglichen.

Wie vorstehend erläutert, haben wir gefunden, daß in Bezug auf die Düsenöffnungsausbildung bei herkömmlichen Arbeitsgeschwindigkeiten ein^planarer, rechteckiger Schlitz des Typs, wie er in der schon genannten britischen Patentschrift 588 281 beschrieben ist, ein Überzugsprofil ergibt, wobei der Überzug entlang des Zentralteils des Bandes dünner ist als entlang den Kantenteilen. Zusätzlich werden dickere Kanten oder Randwulste des Überzugsmaterials an den benachbarten Bandkanten gebildet. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß eine Düsenöffnung eine Aufpralldruckverteilung, welche sich auf dem Band ausbreitet, verursacht, die von einem Maximum am Zentrum des Bandes bis zu einem Minimum an den Kanten des Bandes variiert. Hieraus ergibt sich das Resultat, daß mehr Überzugsflüssigkeit vom Zentrum des Bandes entfernt wird, als von den Kanten. Diese Aufpralldruckvertöilung ist grafisch als durchgehende Linie in Fig. 2 dargestellt. Wir haben gefunden, daß eine gleichförmige

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Überzugsdicke auf dem Band oder eine Überzugsschichtdicke leicht höher entlang des Zentralteils des Bandes und dann entlang den Kanten durch Düsen bewirkt wird, welche Öffnungen besitzen, die gleichförmig von ihrem Rand zu ihrem.tatsächlichen Mittelpunkt spitz zulaufen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Solche Düsenöffnungen ergeben Aufpralldruckverteilungen, welche sich über das Band erstrecken und welche sehr gleichförmig von einem Minimum im Zentrum des Bandes bis zu einem Maximum an den Kanten des Bandes variieren, wie es grafisch in der gestrichelten Linie in Fig. 2 dargestellt ist. Ebenso ist das Gebiet des Abstreifgasaufpralls auf dem Träger größer entlang den Kanten des Trägers, als an dessen Zentralabschnitten. Die exakte Aufpralldruckverteilung, welche sich auf einem Band ausbreitet, ist eine Teilfunktion der Düsenöffnungsausbildung oder der Verjüngungsrate der Öffnung und des Typs der Aufpralldruckverteilung, welche durch die sich verjüngende Düsenöffnung der Erfindung entweder in der Bildung einer gleichförmigen Überzugsdicke oder einer leicht erhöhteran Überzucjschicbt- dicke im Zentrum des Bandes als an den Kanten des Bandes sich äußert und zwar in Abhängigkeit von der Größe der Differenz zwischen dem Maximum und Minimum der Aufpralldrucke. So wie sich die Größenordnung dieser Differenz erhöht, so ergibt sich die Größenordnung der Differenz zwischen der Überzugsschichtdicke entlang dem Zentralteil des Bandes und der Überzugsschichtdicke entlang den Bandkanten. Dadurch, daß das Überzugsprofil nicht exakt dem Aufpralldruckprofil entspricht, ergibt die Aufpralldruckverteilung über einem Band eine Steuerung des Überzugsprofils in einer allgemeinen Weise.

Fig. 3 und Fig. 4- verdeutlichen ein Gasmesser oder eine Düse, welche die Lehren dieser Erfindung verwirklichen. Das Gasmesser besitzt eine Düsenöffnung 20, die sich gleichförmig von ihren Enden bis zu ihrem tatsächlichen Mittelpunkt

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verjüngt. Das Gasmesser enthält eine Oberlippe 21 und eine Unterlippe 22, welche in geeigneter Weise durch Bolzen 23 - 23 am Düsenkörperteil 24 gehalten wird. Eine Vielzahl von Durchgängen 25 - 25 sind auf der Rückseite des Düsenkörperteils 24 angebracht. Wenn das Gasmesser in Betrieb ist, führen flexible Metallschläuche 17 - 17 zu dem Druckverteiler 16, mit dem sie verbunden sind. Die Durchgänge 25 führen in die Kammer 26 des Düsenkörperteils 24. Eine Leitfläche 27 ist im Düsenkörperteil 24 durch die Kammer 26 angeordnet, um die Luft oder ein anderes Abstreifgas zu verteilen, welches zu der Kammer 26 von dem Druckverteiler 16 geführt wird. Zusätzlich ist ein Sieb 28 durch die Kammer 26 gehend angeordnet, um als weiteres Hilfsmittel zur Verteilung des Abstreifgases zu wirken. Oberlippe 21 und Unterlippe 22 bilden eine sich längsseits erstreckende Kammer 29, durch welche das Abstreifgas geleitet wird, be vor es aus der Düse durch die Öffnung 20 austritt.

Das Gasmesser oder die Düsenöffnung 20 besitzt eine planare Oberfläche 30 auf der Oberlippe 21 und eine sich verjüngende Oberfläche 31 auf-einem Einsatzglied 32, welches auf der Unterlippe 22. gleitbar angebracht ist. Die Oberfläche 31 verjüngt sich gleichförmig zur Oberfläche 30 von den Enden des Einsatzgliedes 32 bis zum tatsächlichen Mittelpunkt des Einsatzgliedes 32« Ein sich längsseits erstreckender Schlitz 33 ist in der Unterlippe 22 angebracht und ein vollständiges Keilstück 34 ist am Einsatzglied 32 angebracht, wodurch das. Einsatzglied 32 gleitbar in der Unterlippe angeordnet ist. Das Einsatzglied 32 ist lösbar an der Unterlippe befestigt und zwar mittels Haltevorrichtungen in Form eines herkömmlichen Kugel-Fedorventils 35 - 35 verschraubbar an der Unterlippe befestigt. Um das Einsatzglied zu wechseln, um Überzugsgewicht und Verteilung zu steuern, ist es in einfacher Weise nur erforderlich, das Einsatzglied von dem einen Ende der Unterlippe wegzuziehen, welches sich am Platz

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befindet, während gleichzeitig von dem anderen Ende der Unterlippe ein Einsatzglied eingegliedert wird, welches eine andere Verjüngung auf der Oberfläche 31 besitzt.

Bei den verschiedenen Überzugsverfahren, so wie bei dem beschriebenen Tauchfeuerverzinkungsverfahren, neigt das Band von Zeit zu Zeit dazu, zu treideln oder sich seitlich £ von seiner Bewegungsbahn zu bewegen. Wenn das Treideln erfolgt, ist das Zentrum der Düsenöffnung nicht auf das Zentrum des Bandes ausgerichtet und demgemäß wird im Zentrusa ein dikkerer Überzug aufgebracht und die dicker überzogenen Gebiete wandern vom Zentrum des Bandes weg,so wie das Band treidelt. Dies ist unerwünscht, denn das vermindert die Qualität des überzogenen Produktes und macht es schwieriger, es gleichmäßig aufzuspulen. Demgemäß, wie in Pig. 3 dargestellt _t erstreckt sich vorzugsweise das Einsatzglied 32 über beide Enden der Düse« Ifenn das Band dazu neigt, bei seiner Aufwärtsbewegung ouerlaufend zu treideln, kann jedoch der Einsatz entsprechend einJustiert werden, um den Mittelpunkt . der Düse tatsächlich im Mittelpunkt des Bandes anzuordnen.

Es sei bemerkt, daß die Charakteristiken der verschiedenen Überzugsverfahren und Überzugsvorrichtungen voneinander abweichen, so daß eine Düsenöffnungsneigung, welche das gewünschte Überzugsprofil unter spezifischen Arbeitsbedingungen liefert, in einem Überzugsvorgang nicht ein ähnliches gewünschtes Überzugsprofil unter den gleichen Bedingungen in einer zweiten Überzugsanlage liefert. Jedoch auf der Basis der vorliegenden Beschreibung kann ein Fachmann auf diesem Gebiet leicht für einen besonderen Überzugsvorgang oder eine Überzugsvorrichtung die Beziehungen zwischen Düsenöffnungsneigung und Arbeitsbedingungen, welche spezifisch gewünschte überzugsprofile und Gewichte liefern, bestimmen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Verfahren zum Einstellen des Überzuges auf einem Träger, gekennzeichnet durch Abscheiden eines Überzugsnaterials als Flüssigkeit auf dem Träger, Bewegen des Trägers auf einem Längsweg hinter eine Düse mit einer verlängerten Öffnung, welche sich mindestens über die Breite des Trägers erstreckt, wobei die Öffnungssteigung im wesentlichen gleichförmig von ihren Enden im wesentlichen bis zu ihrem Mittelpunkt ansteigt und ein gasförmiges Medium durch die Öffnung gezwungen wird und das gasförmige Medium auf den Träger durch Anpassen der Steigung der Düsenöffnung gerichtet wird, um das gasförmige Medium auf den Träger, aufprallen zu lassen, wodurch eine gewünschte Überzugsmittelschichtdicke, ein Überzugsmittelprofil und ein Überzugsmittelgewicht gebildet wird und als Folge auf dia Wechsel in den Variablen die Überzugsmitteldicke, das Überzugsmittelprofil und das Überzugsmittelgewicht bewirken.

   2.) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einjustieren der Stellung des Mittelpunktes der Düsenöffnung, um tatsächlich gegenüber dem Mittelpunkt des Trägers angeordnet zu sein, wenn der Träger seitlich zu seinem Langsweg treidelt.

   J.) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwenden von Zink als Überzugsmittel, Stahl als Träger und Luft als gasförmigem Medium»

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   4-.) Verfahren nach Anspruch 3* gekennzeichnet durch Einjustieren der Stellung des Mittelpunktes der Düsenöffnung, um tatsächlich gegenüber dem Mittelpunkt des Trägers angeordnet zu sein, wenn der Träger seitlich zu seinem Längsweg treidelt.

   5·) Apparatur als Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4-, gekennzeichnet durch Mittel zum Einstellen der Überzugsmitteldicke und des Überzugsmittelprofils auf einem Träger durch Verwenden einer Gasabstreifdüse mit einer verlängerten Öffnung, die. tatsächlich gleichförmig von ihren Enden bis zu ihrem tatsächlichen Mittelpunkt ansteigt.

   6.) Apparatur nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Düse erste und zweite Düsenlippen und ein verschiebbares Einsatzstück aufweist, welches durch die zweite Düsenlippe getragen wird und die erste Düsenlippe und das Einsatzstück erste und zweite auseinanderliegende überflächen besitzt bzw. die öffnung bilden, wobei die erste Oberfläche im wesentlichen planar ist und die zweite Oberfläche gegen die erste Oberfläche von ihren Enden bis zu ihrem Mittelpunkt geneigt ausgebildet ist«

   7.) Apparatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düsenlippe eine verlängerte Ausnehmung enthält und das Einsatzstück ein komplementär verlängertes, in der Ausnehmung gleitbares Keilstück aufweist·

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