DE2355249A1

DE2355249A1 - Blockgussform, insbesondere zum blockguss beim elektroschlackefeinen

Info

Publication number: DE2355249A1
Application number: DE19732355249
Authority: DE
Inventors: David Melvin Longbottom
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1972-11-10
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1974-05-16
Also published as: US3902543A; JPS49125231A; GB1407469A

Description

BRITISH STEEL CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Bestimmungen des "Iron & Steel Act 1967", 33» Grosvenor Place, London, S..W.-1., Großbritannien

Blockgußform, insbesondere zum Blockguß beim

Elektroschlackefeinenο

Die Erfindung betrifft eine Blockgußform, insbesondere eine Blockgußform, die beim Blockguß beim Elektroschlackefeinen verwendbar ist.

Beim Elektroschlackefeinen wird eine leitende Schlacke in einer Gußform im geschmolzenen Zustand und bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des zu feinenden Metalls gehalten. Ungefeintes. Metall wird in die Gußform eingeführt und gefeint, während es in Tropfenform durch ein aus der geschmolzenen Schlacke bestehendes Bad hindurchgelangt, wobei sich die gefeinten Tropfen unter Bildung einesSchmelzbades unterhalb des Schlackenbades sammeln» Die Wandungen der Gußform und die Grundplatte der Gußform sind durch Umlauf'eines Kühlmittels, normalerweise ¥asser, gekühlt und ein erstarrter Block wird unterhalb des aus geschmolzenem Metall bestehenden Schmelzbades aufgebaut. Das zu feinende Metall kann in die Gußform in Form einer selbstverzehrenden Elektrode eingeführt werden und die Schlacke wird durch Leiten eines elektrischen Stromes von

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der Elektrode zur Grundplatte der Gußform im geschmolzenen Zustand gehalten.

Die bekannten Bbckgußförmen zur Verwendung beim Elektroschlackefeinen weisen eine einstückige Bauweise auf. Derartige Gußformen bestehen aus einem oberen Abschnitt zur Aufnahme des aus geschmolzener Schlacke bestehenden Bades und einem unteren Abschnitt kleineren Querschnitts, lh welchem ein aus dem gefeinten Metall bestehender Block geformt wird. Um den geformten Block innerhalb des unteren Gußformabschnittes zu halten, während sich der Block während des Betriebs des Verfahrens aufbaut, ist es bisher erforderlich gewesen, entweder die Gußform bezüglich des geformten Blockes anzuheben oder den Block nach unten aus der Gußform abzuziehen. Es hat sich herausgestellt, daß diese Relativbewegung zwischen dem Block und der Gußform zu Fehlern in der Oberfläche des geformten Blockes führt. Die erfindungsgemäße Blockgußform vermeidet diese Nachteile.

Dies wird bei einer offenendigen Blockgußform, insbesondere zum Blockguß beim Elektroschlacke feinen, die aus einem oberen Abschnitt zur Aufnahme einer Menge geschmolzener, elektrisch leitender Schlacke und einem unteren Abschnitt kleineren Querschnittes als der obere Abschnitt besteht, in welchem ein Block aus gefeintem Metall gebildet wird, dadurch erreicht, daß die Gußform aus einer Anzahl übereinander angeordneten, offenendigen Blockgußteilen besteht, von denen jeder mindestens zwei in waagerechter Ebene bewegliche Teile aufweist, welche in im Abstand zueinander befindlichen Stellungen Abschnitte der Seitenwandungen des oberen Gußformabschnittes und in aneinanderliegenden Stellungen mit ihrem Innenumfang Abschnitt des Innenumfangs des unteren Gußformabschnittes, bilden.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Weiterbildungen der Er-

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findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungeformen näher erläutert wird« In den Zeichnungen zeigt:

Figur 1 eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung zum Elektroschlackefeinen, welche die erfindungsgemäße Blockgußform enthält;

Figur 2 eine Draufsicht auf die Blockgußform nach Figur 1 yon oben;

Figur 3 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsfonm der Blockgußform nach der Erfindung;

Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer Anzahl übereinander angeordneter Gußförmteile,. die an einen gemeinsamen Kühlmittelverteiler angeschlossen sind;

Figur 5 und 6 eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht einer Blockgußform nach der vorliegenden Erfindung, die zur Herstellung von zwei Blöcken gleichzeitig ausgelegt ist;

Figur 7 eine Draufsicht einer Blockgußform zur Herstellung von drei Blöcken gleichzeitig!

Figur 8 eine Draufsicht einer Blockgußform zur Herstellung von vier Blöcken gleichzeitig;

Figur 9 eine perspektivische Schnittansiclrt einerBlo.ckgußform zur Herstellung eines- Blockes veränderlichen Querschnitts;

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Figur 9a eine perspektivische Ansicht eines mit der in Figur 9 veranschaulichten Blockgußform hergestellten Blockes;

Figur 10 eine perspektivische Schnittansicht einer

Blockgußform zur Herstellung eines Blockes in Form einer Walze mit Stichen;

Figur 10a eine perspektivische Ansicht eines Mittels der in Figur 10 veranschaulichten Blockgußform hergestellten Blockes;

Figur 11 eine seitlihe Schnittansicht einer Blockgußform , in der ein walzenförmiger Block erzeugt wird;

Figur 12 eine perspektivische Schnittansicht einer Blockgußform zur Herstellung eines Blockes in Form einer Kurbelwelle und

Figur 12a eine perspektivischeAnsicht in vergrößertem Maßstab eines Mittels der in Figur 12-veranschaulichten Blockgußform hergestellten Blockes.

Die in den Figuren 1 und 2 veranschaulichte Vorrichtung enthält eine in Verbundbauweise aisgebildete Blockgußform 1 mit einem oberen Vorratsbehälterabschnitt 2 und einem unteren,Abschnitt kleinerer Querschnittsfläche als der obere Vorratsbehälterabschnitt 2 zum Formen des Blockes. Der untere Abschnitt 3 umschließt eine Gießformhählung 4. Die Blockgußform 1 besteht aus einer Anzahl übereinander gelegter plattenähnlicher Gußformteile 5, die je beispielsweise etwa-2,5 cm hoch sind, wobei jeder Gußformteil in zwei gleiche wassergekühlte Teile 5a, 5b unterteilt ist, die zwischen im Abstand befindlichen La-

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gen, in denen sie Teile gegenüberliegender Seitenwandungen des oberen Vorratsbehälterabschnittes 2 der Blockgußform und benachbarten Stellungen, in denen ihr Innenumfang einen Teil des Umfangs der Gießformhöhlung 4 bildet, beweglich sind. Die Gußformteile 5 sind zwischen ortsfesten, wassergekühlten Seitenteilen 6 gleitbar, welche zusammen mit den Gußformteilen den oberen Vorratsbehälterabschnitt 2 der Gußform 1 bilden, wenn die Gußformteile in ihren im Abstand zueinander stehenden Stellungen befindlich sind. Die Gußformteile 5 und die Seitenteile 6 bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Wie bereits oben erwähnt, bilden die Teile 5a, 5b der Gußformteile 5 in ihren benachbarten Stellungen zusammen den Innenumfang der Gießformhöhlung Zu diesem Zweck sind die gegenüberliegenden senkrechten Flächen der Teile 5a, 5b derart geformt, daß, sie die erforderliche' Gestalt des in der Gießformhöhlung 4 herzustellenden Blokkes bilden. Bei der in Figur 2 veranschaulichten Blockgußform soll ein Block mit kreisförmigem Querschnitt hergestellt werden.

Es ist offensichtlich, daß durch zweckdienliche Formgebung der gegenüberliegenden senkrechten Flächen der Teile 5a, 5b Blöcke unterschiedlicher Querschnitte hergestellt werden können. In Figur 3 sind beispielsweise die gegenüberliegenden Flächen der Teile 5a, 5b derart geformt, daß, wenn diese Teile in ihren benachbarten Stellungen befindlich sind, diese, zusammen ein Quadrat bilden. ·

Die verschiedenen Gußformteile 5s welche die Blockgußform 1 in Verbundbauweise bilden, sind zusammengeklemmt und zumindest am Anfang, ist das Unterende der Blockgußform 1 auf einer gekühlten Grundplatte 7 gegenüber dieser isoliert angeordnet,, Eine selbstverzehrende Elektrode 8., die beispielsweise aus Stahl oder Gußeisen bestehts, ist in einen Elektrodenhalter 9 elnge-

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klemmt, der im bezug auf einen Mast 10 in senkrechter Richtung bewegbar ist. Beim Fortschreiten des Feinens wird ein Bbck 11 auf der Grundplatte 7 aufgebaut. Wenn ein Block größerer Höhe als die Summe der Höhenabschnitte der dazugehörigen Gußformteile 5 hergestellt werden soll, werden ein oder mehrere Gußformteile 5 zeitweilig vom Unterende des den Block formenden Blockgußformabschnittes 3 abgenommen und oben auf denjenigen Gußformteij/ 5 angeordnet, welche den oberen Vorratsbehälterabschnitt 2 bilden. Zu diesem Zweck wird die Blockgußform 1 auf hydraulischen Hubkolben 12 abgestützt, welche,nachdem ein oder mehrere Gußformteile 5 vom Unterende der Blockgußform abgenommen wurden, nach oben ausgefahren werden, um gegen den nun am weitesten unten liegenden Gußformteil anzuliegen. Bei der in Figur 1 veranschaulichten Ausführungsform sind die Gußformteile 5 in Gruppen von je fünf Stück angeordnet. Der elektrische Strom wird von einem Transformator (nicht dargestellt), der an die Stromversorgung angeschlossen ist, zu der Elektrode 8 geleitet. Der Stromrückkehrweg ist durch einen an der Grundplatte 7 vorgesehenen Anschluß hergestellt.

Im Betrieb wird elektrischer Strom von der Elektrode 8 zu der Grundplatte 7 geleitet, um über elektrischen Widerstand ein Bad aus geschmolzener Schlacke 13, das in dem oberen Vorratsbehälterabschnitt 2 ausgebildet wird, auf eine Temperatur bei oder oberhalb des Schmelzpunktes der selbstverzehrenden Elektrode 8 zu erhitzen. Das Unterende der Elektrode 8 ist in dem Schlackenbad 13 untergetaucht. Tropfen aus ungefeintem Metall verlassen die Elektrode 8 und werden beim Durchlaufen des Schlackenbades 12 gefeint und sammeln sich als-Schmelzbad 14 unterhalb des Schlackenbades. Vorzugsweise wird die obere Oberfläche des aus Metall bestehenden Schmelzbades 14 bei oder geringfügig unterhalb der Zwischenfläche zwischen dem oberen Gußformabschnitt 2 und dem unteren Gußformabschnitt 3 -gehalten.

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Wenn die Höhe des Blockes 11 zunimmt, werden die Teile 5a, 5b des Gußformteiles 5, der den untersten Abschnitt des Vorratsbehälterabschnittes 2 bildet, nach, innen in Stellungen bewegt, in denen ihre inneren Flächen sich treffen,, um den am weitesten oben liegenden Gußformteil der Gießformhöhlung 4 zu bilden* In Figur 1 ist gezeigt, wie die Teile 5a, 5b eines derartigen Gußformteiles 5 aus ihren im Abstand befindlichen Lagen in ihre benachbarten Lagen bewegt werden_o Der Spiegel des aus Metall bestehenden Schmelzbades 14 kann durch eine Gammstrahlenquelle erfaßt werden.

Um einen bestimmten Abstand zwischen der Spitze der Elektrode 8 und der Oberfläche des aus Metall bestehenden Schmelzbades 14 aufrechterhalten«, wird die Elektrode 8 kontinuierlich oder periodisch, durch den Elektrodenhalter 9 angehoben* Änderungen dieser, bestimmten Entfernung können durch Erfassen der Änderungen einer oder mehrerer Verfahrensparameter bestimmt werden.

Während der Block 11 erstarrt, können diejenigen Gußformteile 5 des unteren, den Block formenden Gußformabschnittes 3, die nicht mehr zum Kühlen und Formen des Blockes erforderlich sind, von dem den Block formenden Abschnitt 3 abgenommen und oben auf denjenigen Gußformteilen aufgelegt werden, die"den Vorratsbehälter anschnitt 2 bilden, um anschließend wieder verwendet zu werden,, \-jexm. das fiiveau des Schlackenbades 13 in dem Abschnitt 2 ansteigt und die Höhe des Blockes 11 zunimmt, Wenn die Teile abgenommen-werden ₅ werden die Hubkolben 12 nach oben ausgefahren. Die Teile 5 können einzeln oder in Gruppen von beispielsweise fünf bis zehn bewegt werden»

Wenn eine Elektrode 8 größeren Innendurchmessers als der Innendurchmesser der Gießformhöhlung 4 verwendet wird, ist die Höhe jedes Gußformteiles 5 kleiner als die festgelegte Entfernung

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zwischen der Elektrodenspitze und der Oberfläche des aus Metall bestehenden Schmelzbades 14.

Wie in Figur 4 veranschaulicht, sind die Teile eines jeden Gußformteiles 5 über flexible Leitungen 15 an eine Hauptversorgung 16 für Kühlmittel, beispielsweise Wasser, angeschlossen. Zwischen der Hauptleitung 16 und die Schläuche 15 ist ein drehbarer Verteiler 17 geschaltet, welcher eine Bewegung von Gußformabschnitten vom Roden auf die Oberseite der in Verbundbauweise ausgeführten Blockgußform 1 gestattet, ohne daß es zu einer Verwirrung der daugehörigen Leitungsanschlüsse 15 kommt. Die Leitungen 15 können das Kühlmittel zu einzelnen Gußformteilen oder wie veranschaulicht zu einer Gruppe von Gußformteilen leiten.

Die Figuren 5 nnd 6 zeigen eine Blockgußform,mittels derer zwei Blöcke gleichzeitig herstellbar sind. Wie veranschaulicht, enthält jeder der Teile 5a, 5b zwei sektorförmige Abschnitte 18. Diese Abschn-itte wirken mit Kannelierungen 19 in den Innenflächen der Seitenteile 16 zusammen, um in den benachbarten Stellungen der Teile 5a, 5b zwei Gießformhöhlungen 4a, 4b zu bilden. Mehr als eine selbstverzehrende Elektrode kann gleichzeitig in dem Vorratsbehälterabschnitt 2 abgeschmolzen werden.

Die Figuren7 und 8 zeigen Blockgußformen, welche zur Herstellung von mehr als zwei Blöcken gleichzeitig dienen. Die in Figur 7 veranschaulichte Blockgußform besteht aus Gußformteilen 5, welche aus drei Teilen 5a, 5b, 5c und drei Seitenteilen 6 zusammengesetzt sind. Die Teile 5a, 5b, 5c sind zwischen im Abstand befindlichen Stellungen,in denen sie zusammen mit den Seitenteilen 6 den oberen Vorratsbehälterabschnitt 2 bilden, und geschlossenen Stellungen, in denen ihre am weitesten innen lie-

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genden Flächen zusammentreffen, um, die Innenumfänge der drei Gießformhöhlungeh zu bilden, beweglich sind, welche durch das Zusammenwirken der senkrechten, halbkreisförmigen Nuten 20 in den Innenflächen der Seitenteile 6- definiert werden.

Die in Figur 8 veranschaulichte Blockgußform ist ähnlich der in Figur 7 veranschaulichten Bauweise ausgeführt, mit der Ausnahme, daß vier die Gießformhöhlungen durch die nadi innen gerichtete Biegung von vier Teilen 5a, 5b, 5c und 5d zwischen vier zweckdienlich geformten Seitenteilen 6 gebildet werden können. . . .

In dem Vorratsbehälterabschnitt 2 der Gußform kann eine zusätzliche Zufuhr von Wärme für das Schlackenbad-vorgesehen sein, um zu verhindern, daß die Schlacke in den kleinen Kanälen erstarrt, die vorliegen, wenn die Teile 5a, 5b_r 5c und 5d der in den Figuren 7 und 8 veranschaulichten Blockgußformen in ihren im Abstandtefindlichen Stellungen stehen. Diese zusätzliche Wärme kann mittels elektrischen Stromes von nicht selbstverzehrenden Elektroden, beispielsweise aus Graphit, zugeführt werden, die beim Betrieb der Blockgußformen in die Schlackenbäder eingetaucht werden, welche in den Vorratsbehälterabschltten ausgebildet sind»

Blöcke, deren Querschnitt sich über ihre Länge ändert, können durch Blockgußformen nach der vorliegenden Erfindung herge-, stellt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Block 11, wie er in Figur 9a veranschaulicht ist, mittels der in Figur 9 veranschaulichten Blockgußform geformt werden. Diese Blockgußform besteht in der angegebenen Reihenfolge aus Gußformteilen 5s die in ihren geschlossenen Stellungen einen Kreis bilden, aus Gußformteilen 5, die einen Kreis größeren Durchmessers bilden und aus Gußformteilen 5_? die ein Quadrat

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bilden.

Wie in Figur 10 veranschaulicht, können die Innenflächen 21 der Gußformteile 5 zur Senkrechten geneigt ausgebildet sein, um beispielsweise Stiche 22 in einem walzenförmigen Block zu erzeugen. Ein derartiger Block ist in Figur 10a veranschaulicht. Die- Zapfen 23 des walzenförmigen Blockes werden dadurch hergestellt, daß Gußformteile mit einer mittleren Öffnung kleinen Durchmessers unterhalb und oberhalb der Gußformteile mit mittleren Öffnungen größeren Durchmessers angeordnet werden, wobei letztere Gußformteile die angestrebte Oberfläche des Walzenkörpers 24 bilden.

Wie in Figur 11 veranschaulicht, werden zum Formen des oberen Drehzapfens eines walzenförmigen Blockes die Teile 5a, 5b eines Gußformteiles mit einer mittleren Öffnung, die dem erforderlichen Drehzapfendurchmesser entspricht, über die Zwischenfläche der beiden Blockgußformabschnitte 2 und 3 bewegt, wenn das Niveau des aus Metall bestehenden Schmelzbades 14 unterhalb (beispielsweise 1,25 cm unterhalb) der Zwischenfläche befindlich ist. Geschmolzene Schlacke wird folglich unterhalb des den Drehzapfen bildenden Gußformteiles eingeschlossen. Diese Schlacke erstant und bildet eine wärmeisolierende Kruste 25, die ein Schrumpfen der oben liegenden Fläche des Walzenkörpers des walzenförmigen Blockes verhindert, was sonst durch ein zu starkes Abkühlen hervorgerufen werden könnte.

In Figur 12 ist eine Blockgußform zum Formen eines Blockes in Form einer Kurbelwelle veranschaulicht. Ein derartiger Block ist in Figur 12a dargestellt. Die Blockgußform besteht aus unteren und oberen Guß^formteilen, welche Gießformhöhlungen zum-Formen untere bzw. obere Drehzapfen 26 bilden, die durch eignen ortsfesten größeren Gußformteil 27 voneinander getrennt

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sind, der die dazwischenliegende Strebe 28 der Kurbelwelle bildet. Bei dieser Ausführungsform erstarrt geschmolzenes Metall einer selbstverzehrenden Elektrode anfänglich in der unteren Gießformhöhlung, um den unteren Drehzapfen zu bilden. Das Metall kann anschließend in den dazwischenliegenden ortsfesten Gußformteil 27 eintreten und erstarrt in diesem Abschnitt, um die Strebe 28 des Ebckes zu bilden. Mehr als eine selbstverzehrende Elektrode kann in dieser Stufe des Verfahrens abgeschmolzen werden. Alternativ dazu können ein oder meliere nichtselbstverzehrende Elektroden verwendet werden, um die zusatzliehe Erhitzung in dem vergrößerten Abschnitt der Gießformhöhlung zu liefern. Nachdem die Strebe geformt wurde, werden die oberen Gußformteile in ihre geschlossenen Stellungen bewegt, um die Gießformhöhlung für den oberen Drehzapfen des Blockes zu bilden. Mehr als eine Strebe kann geformt werden, indem weitere Gußformteile zum Formen von Streben und Drehzapfen vorgesehen werden. Die Gußformteile zum Formen der Streben können winklig zueinander versetzt werden.

Die obenliegende Fläche jeder der zuvor beschriebenen Gußformteile können in Richtung der mittigen Öffnung konkav ausgebildet sein, so daß sie, wenn sie oben auf dem den Block formenden Abschnitt 3 angeordnet sind, geschmolzenes Metall unterstützen in Richtung der Gießformhöhlung 4 zu fließen.

Durch die Erfindung wird gegenüber bekannten Blockgußformen mit einem Vorratsbehälterabschnitt und einem den Block bildenden Abschnitt unterschiedlicher Querschnitte der Vorteil erzielt, daß keine Relativbewegung zwischen der Blockgußform und dem Block erfolgt, so daß eine gute Oberflächenqualität des Blockes.gewährleistet ist.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung«

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Offenendige Blockgußform, insbesondere zum Blockguß beim Elektroschlackefeinen, mit einem oberen Abschnitt zur Aufnahme einer Menge geschmolzener elektrischleitender Schlacke und einem unteren Abschnitt kleineren Querschnitts als der obere Abschnitt, in welchem ein Block aus gefeintem Metall geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockgußform aus einer Anzahl übereinander angeordneter offenendiger Gußformteile (5) besteht, die je mindestens aus zwei in waagerechter Ebene zwischen im Abstand befindlichen Stellungen, in denen sie Abschnitte der Seitenwandungen des oberen Gußformabschnittes (2)/und benachbarten Stellungen, in denen ihre Innenflächen Teile des Innenumfanges des unteren Gußformabschnittes (3) bilden, beweglichen Teilen (5a, 5b, 5c, 5d) bestehen.

2. Blockgußform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie Gußformteile (5) 'zwischen ortsfesten Seitenteilen (6) gleitbar sind, welche mit den Gußformteilen (5) in ihren im Abstand befindlichen Stellungen zusammen die Seitenwandungen des oberen Gußformabschnittes (2) bilden.

3. Blockgußform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gußformteil (5) innere Kanäle zum Führen von Kühlmittel enthält.

4. Blockgußform nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußformteile (5) unten durch einen ausfahrbaren Hubkolben (12) abgestützt sind, derart, daß Gußformteile (5) von der Unterseite der in Verbundbauweise ausgeführten Blockgußform (1) abgenommen werden können, während der Rest der Gußformteile (5) in bezug auf den geformten Block (11) ortsfest gehalten werden.

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5. Blockgußform nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Gußformteile (5) derart geformt sind, daß sie- in ihren benachbarten Stellungen eine Gießformhöhlung (4, 4a, 4b, 4c, 22, 23, 24, 26) mit kreisförmigem Querschnitt bilden.

6. Blockgußform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich-net, daß die Innenflächen der Gußformteile (5) derart geformt sind, daß sie in ihren benachbarten Stellungen eine Gießformhöhlung (4) mit polygonalem Querschnitt bilden.

7. Blockgußform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Gußformteile (5) derart geformt sind, daß sie in ihren benachbarten Stellungen eine Gießformhöhlung (4, 21, 28) bilden, deren Querschnitt sich über die Länge ändert.

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