EP0367800B1 - Verfahren zum einführen von gas in eine ausgussöffnung eines metallschmelze, insbesondere stahlschmelze enthaltenden behälters sowie ausgusshülse zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum einführen von gas in eine ausgussöffnung eines metallschmelze, insbesondere stahlschmelze enthaltenden behälters sowie ausgusshülse zur durchführung des verfahrens Download PDF

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EP0367800B1 EP89900208A EP89900208A EP0367800B1 EP 0367800 B1 EP0367800 B1 EP 0367800B1 EP 89900208 A EP89900208 A EP 89900208A EP 89900208 A EP89900208 A EP 89900208A EP 0367800 B1 EP0367800 B1 EP 0367800B1
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EP
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gas
outlet
sleeve
supply line
outlet opening
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Bruno MÜLLER
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Stopinc AG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D37/00—Controlling or regulating the pouring of molten metal from a casting melt-holding vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/58—Pouring-nozzles with gas injecting means

Definitions

  • the invention relates to a method for introducing gas into a pouring opening of a metallurgical container in order to prevent or reduce deposits or freezes in the pouring opening, and to a pouring sleeve for carrying out the method.
  • the present invention is based on the object of improving gas inlets in such a way that the deposits or freezes mentioned in the pouring opening can be prevented in a simple manner over the required pouring time.
  • the object is achieved in that the gas is preheated to at least 1000 degrees Celsius, preferably even above the liquidus temperature of the molten metal, before entering the pouring opening. This allows the casting times or Extend temporary closing times for as long as you like without interrupting the pouring.
  • the melt located in the pouring opening during the pouring does not experience any noticeable cooling in the temperature range which promotes the depositing of the deposit, or even a sticking to the opening wall due to solidification of the melt.
  • the melt can freeze in the pouring opening in the closed position by blowing in heated gas can be completely prevented by a closing plate in the pouring opening provided the gas temperature is above the melt liquidus temperature.
  • an inert gas such as e.g. Argon, or a gas-solid mixture used.
  • the gas can be heated by means of an external heating device or by a pouring sleeve according to the invention, in which the cold gas is led over a certain length via a gas supply line into the upper sleeve area in contact with the molten metal and from there through a gas-permeable pouring opening enclosing insert is blown into the melt.
  • the gas can be easily heated above the melting point of the melt and freezes as well as possible alumina deposits on the opening wall can be prevented over the entire required casting time.
  • Heated gas can of course also be blown into the elongated pouring opening in a corresponding manner by means of a pouring tube or a closure plate.
  • FIG. 1 shows a container 10 containing molten metal in the pouring area, in which the pouring spout is formed by a refractory pouring sleeve 20, to which schematically illustrated refractory closing plates 15 and 17 of a sliding closure known per se are connected.
  • the partially shown container 10 can, for example, be a molten steel pan or an intermediate distributor and essentially consists of a steel jacket 14 and a refractory inner lining 12, in which the pouring sleeve 20 is embedded.
  • the pouring sleeve 20 made of refractory material has an annular gas-permeable insert 23 which surrounds the pouring opening 26 and is surrounded on the circumference by a metal capsule 25, an annular space 27 being provided in between, which ensures a uniform distribution of the gas flowing out from the gas supply line 21.
  • the gas supply line 21 is led into the upper region of the pouring sleeve 20, there in a coil-like manner around the Poured opening 26 and then heated heated through the insert 23 into the melt to be poured.
  • the in the upper region of the pouring sleeve 20 formed like a gas supply line 21 ' is in a glued to the sleeve refractory attachment 22, which should consist of very good heat-conducting material, for example. Electrographite, embedded. Due to the dwell time in this attachment 22, which is in contact with the molten metal and very quickly takes on the temperature of the melt, the gas also experiences a very rapid heating, which approximately corresponds to the melting temperature.
  • the gas supply line 21 consists of a highly heat-resistant steel or a refractory ceramic tube.
  • the gas heated in the pouring sleeve 20 is passed through an additional line 21 ⁇ , which is only shown in broken lines in FIG guided and blown into the pouring opening 26 from there.
  • the melt can freeze in this opening successfully.
  • the heated gas is introduced through a gas-permeable stopper 35 fastened in a slide plate 34 and in the closed position under the pouring opening 26.
  • the gas is guided from a gas source G (not shown) via a heating device 30 and a heat-resistant gas supply line 31 into the plug 35, the latter having holes for the purpose of being effective Blowing.
  • the inserts surrounding the pouring opening can also contain such bores.
  • the method according to the invention can, depending on the application, also be used with a pouring tube 36 connected to the closure 33, the pouring opening 37 of which has an insert 38.
  • the gas is heated in the heating device 30 and passed through a heat-resistant line 32 into this insert 38 and thus into the pouring opening.
  • the heating device 30 is also only shown schematically and it can be a known instantaneous water heater.
  • the slide closure 33 is arranged on the spout of the container 10 and consists essentially of three refractory plates 34, 39 and 41, the upper and lower plates 39 and 41 being fixed, while the middle plate 34 is guided to be longitudinally displaceable.
  • a variant of a pouring sleeve 40 in the container 10 according to FIGS. 3 and 4 consists of a refractory body 42 and a porous insert 43 embedded therein.
  • the porous insert 43 in turn encloses the pouring opening 26.
  • the gas supply G takes place through the sleeve 40 molded-in slot line 44, which in turn is guided into the upper sleeve region.
  • the line 44 comprises a first and second annular slot 44 'around the pouring opening 26 and a slot 44' guided into a space 45 surrounding the insert 43.
  • the gas can be heated to the required temperature.
  • FIG. 5 and 6 show a pouring sleeve 50 embedded in the container 10 as a further variant of the invention.
  • This sleeve 50 is a refractory concrete cast in a sheet metal casing 51.
  • the gas supply G takes place via a line 52 cast into the sleeve, which in turn is guided in a coil-like manner in the upper part of the sleeve 50 around the pouring opening 26 and from there into a sheet-metal-coated porous insert 55 also poured into the sleeve. Again, the residence time of the gas in the coils 52 'and 52 und results in sufficient heating of the gas.
  • the pouring sleeve 60 shown in FIGS. 7 and 8 consists of a fully porous refractory body 61 with a pouring opening 26 and a sheet metal jacket 62 surrounding the body 61. Between the body 61 and the sheet metal jacket 62, an annular space 63 is provided, in which the heated Gas is introduced through a line 64 connected to a gas supply G.
  • the gas supply line 64 has a loop 64 ', which is outside and around the sleeve 61 in contact with the molten metal and therefore consists of a refractory ceramic tube.
  • the invention can also be applied very well to non-ferrous metals, for example aluminum melts, in which the melt temperature is relatively low and the gas therefore does not have to be heated as much.
  • the pouring sleeves described can also be perforated bricks which are known per se and are mortared in steel ladles.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einführen von Gas in eine Ausgussöffnung eines metallurgischen Behälters, um Ablagerungen bzw. Einfrierungen in der Ausgussöffnung zu verhindern oder abzubauen, sowie eine Ausgusshülse zur Durchführung des Verfahrens.
  • Beim Abgiessen insbesondere von Metallschmelzen aus Stahlgiesspfannen oder Verteilergefässen neigen bekanntlich insbesondere aluminiumberuhigte Stahlschmelzen zur Bildung von Tonerdeablagerungen in der Ausgussöffnung, die zu Verstopfungen und damit zu frühzeitigem Giessabbruch führen. Es ist nach der DE-PS 35 06 426 bekannt, solche Ablagerungen auf dem Wege des Gaseinführens zu bekämpfen. Dabei wird das Gas bei Raumtemperatur mit einem konstanten Gasstrom oder aber impulsartig eingeblasen.
  • Bei einem weiteren Verfahren (DE-PS 28 36 409) nach der eingangs beschriebenen Gattung, bei dem am Ausguss des Behälters ein Schiebeverschluss angeordnet ist, wird bei geschlossenem Verschluss durch die Schieberplatte ein Spülgas in die Ausgussöffnung zum Verhindern des Einfrierens der Schmelze in der Oeffnung eingeblasen.
  • Mit diesen bekannten Verfahren konnten in der Praxis die beschriebenen Probleme mit mehr oder weniger Erfolg bekämpft werden.
  • Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Gaseinführungen dahingehend zu verbessern, dass die genannten Ablagerungen bzw. Einfrierungen in der Ausgussöffnung auf einfache Weise über die geforderte Giessdauer verhindert werden können.
  • Erfindungsgemäss ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gas vor Eintritt in die Ausgussöffnung auf mindestens 1000 Grad Celsius vorzugsweise sogar über die Liquidustemperatur der Metallschmelze vorgeheizt wird. Dadurch lassen sich die Abgiesszeiten resp. vorübergehende Schliesszeiten ohne jegliche Giessabbrüche praktisch beliebig lang ausdehnen.
  • Durch das erhitzte Gaseinblasen erfährt die während dem Abgiessen in der Aussgussöffnung befindliche Schmelze keine merkbare Abkühlung in den die Tonderdeablagerungen fördernden Temperaturbereich oder gar ein Festsetzen an der Oeffnungswandung wegen Erstarrung der Schmelze.
  • Bei Anwendung eines Schiebeverschlusses am Ausguss des Behälters kann in Schliessstellung des Verschlusses ein Zufrieren der Schmelze in der Ausgussöffnung durch Einblasen von erhitztem Gas durch eine Verschlussplatte in die Ausgussöffnung vorausgesetzt bei einer Gastemperatur über der Schmelzen-Liquidustemperatur ganz verhindert werden.
  • Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren ein inertes Gas, wie z.B. Argon, oder ein Gas-Feststoffgemisch verwendet.
  • Das Gas kann auf dem Wege einer externen Heizeinrichtung oder aber durch eine erfindungsgemässe Ausgusshülse erhitzt werden, bei welcher das kalte Gas über eine Gaszufuhrleitung in den oberen mit der Metallschmelze in Berührung stehenden Hülsenbereich über eine bestimmte Länge geführt und von dort durch einen gasdurchlässigen, die Ausgussöffnung umschliessenden Einsatz in die Schmelze eingeblasen wird. Auf diese Art lässt sich das Gas problemlos über den Schmelzpunkt der Schmelze aufheizen und Einfrierungen wie auch mögliche Tonerdeablagerungen an der Oeffnungswandung über die gesamte geforderte Giesszeit verhindern.
  • Vorteile zu weiteren Varianten von erfindungsgemässen Ausgusshülsen sind in der folgenden Beschreibung erläutert.
  • Erhitztes Gas kann selbstverständlich auch in die verlängerte Ausgussöffnung gebildet durch ein Giessrohr oder eine Verschlussplatte in entsprechender Weise eingeblasen werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    Ein erfindungsgemässes Verfahren anhand einer in der Ausgussöffnung des Behälters angeordneten im Längsschnitt gezeigten Ausgusshülse,
    Fig. 2
    ein erfindungsgemässes Verfahren angewendet bei einem am Ausguss angeordneten, in Schliessstellung befindlichen Schiebeverschlusses,
    Fig. 3
    Variante einer Ausgusshülse im Längsschnitt,
    Fig. 4
    Querschnitt der Ausgusshülse nach Fig.3 gemäss der Linie IV-IV,
    Fig. 5
    weitere Variante einer Ausgusshülse im Längsschnitt,
    Fig. 6
    Querschnitt der Ausgusshülse nach Fig.5 gemäss der Linie VI-VI,
    Fig. 7
    vierte Variante einer Ausgusshülse im Längsschnitt und
    Fig. 8
    Draufsicht der Hülse nach Fig.7

  • In Fig.1 ist ein Metallschmelze enthaltender Behälter 10 im Ausgussbereich gezeigt, bei dem der Ausguss durch eine feuerfeste Ausgusshülse 20 gebildet ist, an welche schematisch dargestellte feuerfeste Verschlussplatten 15 und 17 eines ansich bekannten Schiebeverschlusses angeschlossen sind. Der teilweise dargestellte Behälter 10 kann bspw. eine Stahlschmelzepfanne oder ein Zwischenverteiler sein und besteht im wesentlichen aus einem Stahlmantel 14 und einer feuerfesten Innenauskleidung 12, in die die Ausgusshülse 20 eingebettet ist. Mit der an die obere Verschlussplatte 15 angepresste untere Verschlussplatte 17 lässt sich durch deren Verschiebung die Menge der Schmelze regulierbar abgiessen. In der gezeigten Stellung, bei der sich die Oeffnungen der Verschlussplatten 15 und 17 mit der Ausgussöffnung 26 überdecken, ist der Verschluss voll geöffnet.
  • Die Ausgusshülse 20 aus feuerfestem Material weist einen ringförmigen gasdurchlässigen Einsatz 23 auf, der die Ausgussöffnung 26 umschliesst und am Umfang von einer Metallkapsel 25 umgeben ist, wobei ein Ringraum 27 dazwischen vorgesehen ist, der eine gleichmässige Verteilung des von der Gaszufuhrleitung 21 einmündenden Gases gewährleistet. Zum erfindungsgemässen Aufheizen des in die Ausgussöffnung 26 einzublasenden Gases ist die Gaszufuhrleitung 21 in den oberen Bereich der Ausgusshülse 20 geführt, dort spulenartig um die Ausgussöffnung 26 geführt und dann aufgeheizt durch den Einsatz 23 in die abzugiessende Schmelze geführt. Die im oberen Bereich der Ausgusshülse 20 spulenartig ausgebildete Gaszufuhrleitung 21′ ist dabei in einem auf die Hülse aufgeklebten feuerfesten Aufsatz 22, der aus sehr gutem wärmeleitendem Material bestehen soll, bspw. Elektrographit, eingebettet. Das eingeblasene Gas erfährt durch die Verweilzeit in diesem mit der Metallschmelze in Kontakt stehenden und sehr schnell die Temperatur der Schmelze annehmenden Aufsatz 22 ebenfalls eine sehr schnelle Erhitzung, die annähernd der Schmelztemperatur entspricht. Die Gaszufuhrleitung 21 besteht dabei aus einem hochhitzebeständigen Stahl oder aber aus einem feuerfesten Keramikrohr.
  • Insbesondere zum Verhindern von Einfrierungen in der Ausgussöffnung 26 bei geschlossenem Schiebeverschluss wird das in der Ausgusshülse 20 erhitzte Gas durch eine zusätzliche, in Fig.1 nur strichpunktiert dargestellte Leitung 21˝ in eine in der oberen Verschlussplatte 15 eingebetteten, die Ausgussöffnung 26 umschliessenden gasdurchlässigen Einsatz 16 geführt und von dort in die Ausgussöffnung 26 eingeblasen. Dadurch lässt sich bspw. bei einem vorübergehenden Schliessen der Verschlusses zwecks Giessrohrwechsel oder anderem ein Einfrieren der Schmelze in dieser Oeffnung mit Erfolg verhindern.
  • Nach Fig.2 wird ebenfalls zum genannten Verhindern des Einfrierens bei einem geschlossenen Schiebeverschluss 33, der ebenfalls nur schematisch dargestellt ist, das erhitzte Gas durch einen in einer Schieberplatte 34 befestigten und in Schliessstellung unter die Ausgussöffnung 26 gelangenden gasdurchlässigen Stopfen 35 eingeführt. Das Gas ist dabei von einer nicht dargestellten Gasquelle G über eine Heizeinrichtung 30 und einer hitzebeständigen Gaszufuhrleitung 31 in den Stopfen 35 geführt, wobei letzterer Bohrungen zwecks wirkungsvollem Einblasen aufweist. In entsprechender Weise können auch die die Ausgussöffnung umschliessenden Einsätze solche Bohrungen enthalten.
  • Bei geöffnetem Verschluss 33 kann das erfindungsgemässe Verfahren je nach Anwendungsfall auch bei einem am Verschluss 33 angeschlossenen Giessrohr 36, dessen Ausgussöffnung 37 einen Einsatz 38 aufweist, angewendet werden. Das Gas wird in der Heizeinrichtung 30 erhitzt und durch eine hitzebeständige Leitung 32 in diesen Einsatz 38 und damit in die Ausgussöffnung geführt. Die Heizeinrichtung 30 ist ebenfalls nur schematisch dargestellt und es kann sich hierbei um einen bekannten Durchlauferhitzer handeln. Der Schiebeverschluss 33 ist am Ausguss des Behälters 10 angeordnet und besteht im wesentlichen aus drei feuerfesten Platten 34, 39 und 41, wobei die obere und die untere Platte 39 bzw. 41 feststehend sind, während die mittlere Platte 34 längsverschiebbar geführt ist.
  • Eine Variante einer Ausgusshülse 40 im Behälter 10 nach Fig.3 und Fig.4 besteht aus einem feuerfesten Körper 42 und einem in diesem eingebetteten porösen Einsatz 43. Der poröse Einsatz 43 umschliesst wiederum die Ausgussöffnung 26. Die Gaszufuhr G erfolgt durch in die Hülse 40 eingeformte Schlitzleitung 44, die wiederum in den oberen Hülsenbereich geführt ist. Die Leitung 44 umfasst einen ersten und zweiten ringförmigen Schlitz 44′ um die Ausgussöffnung 26 und einen in einen den Einsatz 43 umgebenden Freiraum 45 geführten Schlitz 44˝. Auch bei dieser Variante lässt sich das Gas auf die erforderliche Temperatur erhitzen.
  • Fig.5 und Fig.6 zeigen eine im Behälter 10 eingebettete Ausgusshülse 50 als weitere Variante der Erfindung. Bei dieser Hülse 50 handelt es sich um einen in einem Blechmantel 51 eingegossenen feuerfesten Beton. Die Gaszufuhr G erfolgt über eine in die Hülse eingegossene Leitung 52, die wiederum in den oberen Teil der Hülse 50 spulenartig um die Ausgussöffnung 26 und von dort in einen ebenfalls in die Hülse eingegossenen blechummantelten porösen Einsatz 55 geführt ist. Auch hier ergibt die Verweilzeit des Gases in den Spulen 52′ und 52˝ eine genügende Aufheizung des Gases.
  • Die in Fig.7 und Fig.8 gezeigte Ausgusshülse 60 besteht aus einem vollporösen feuerfesten Körper 61 mit einer Ausgussöffnung 26 und einem den Körper 61 umgebenden Blechmantel 62. Zwischen dem Körper 61 und dem Blechmantel 62 ist ein Ringraum 63 vorgesehen, in den das aufgeheizte Gas durch eine an eine Gaszufuhr G angeschlossene Leitung 64 eingeführt wird. Die Gaszufuhrleitung 64 hat eine Schlaufe 64′, die ausserhalb und um die Hülse 61 mit der Metallschmelze in Kontakt ist und daher aus einem feuerfesten keramischen Rohr besteht.
  • Die Erfindung lässt sich auch sehr gut anwenden auf Nichteisenmetalle, bspw. Aluminiumschmelzen, bei denen die Schmelzetemperatur relativ niedrig ist und damit das Gas nicht so stark erhitzt werden muss.
  • Bei den beschriebenen Ausgusshülsen kann es sich auch um an sich bekannte in Stahlgiesspfannen eingemörtelte Lochsteine handeln.

Claims (11)

1. Verfahren zum Einführen von Gas in eine Ausgussöffnung eines Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze enthaltenden Behälters, zur Verhinderung oder zum Abbauen von Ablagerungen bzw. Einfrierungen in der Ausgussöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas vor Eintritt in die Ausgussöffnung (26) auf mindestens 1000 Grad Celsius vorgeheizt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Ausgussöffnung (26) einzuführende Gas vorzugsweise über die Liquidustemperatur der Metallschmelze vorgeheizt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Gas während dem Abgiessen durch einen die Ausgussöffnung umschliessenden gasdurchlässigen Einsatz eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels einer Heizeinrichtung (30) oder durch wärmetauschende Mittel (21′, 44′, 52′, 64′) in der Ausgusshülse (20, 40, 50, 60, 36) aufgeheizte Gas während dem Abgiessen durch den gasdurchlässigen Einsatz (23, 43, 55, 61, 38) eingeblasen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Gas durch eine in einem am Ausguss des Behälters angeordneten in Schliessstellung befindlichen Schiebeverschluss enthaltende Verschlussplatte insbesondere zur Verhinderung des Einfrierens der Schmelze in die Ausgussöffnung eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels einer Heizeinrichtung (30) oder durch in der Ausgusshülse (20) vorgesehene wärmetauschende Mittel (21′) aufgeheizte Gas durch die Verschlussplatte (34 oder 16) eingeblasen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas ein Inertgas, z.B. Argon, oder ein Gas-Feststoff-Gemisch verwendet wird.
6. Feuerfeste Ausgusshülse für einen metallurgischen Behälter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem deren Ausgussöffnung umgebenden gasdurchlässigen Einsatz oder ganzheitlich bestehend aus gasdurchlässigem feuerfestem Material, an den oder die eine Gaszufuhrleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufheizen des Gases die Gaszufuhrleitung (21, 44, 52, 64) vor Einmündung in den gasdurchlässigen Einsatz (23, 43, 55,61, 38) in den oberen mit der Metallschmelze in Berührung stehenden Bereich (21′, 44′, 52′, 52˝, 64′) der Ausgusshülse (20, 40, 50, 60) über eine bestimmte Länge geführt ist.
7. Ausgusshülse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhrleitung (21, 44, 52) im oberen Bereich der Ausgusshülse (20, 40, 50) spulenartig um die Achse der Ausgussöffnung (26) ausgebildet ist.
8. Ausgusshülse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen mit der Metallschmelze in Berührung stehenden ringförmigen feuerfesten Aufsatz (22) hat, der aus einem sehr gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Elektrographit, besteht, in welchem die aus einem hitzebeständigen Material bestehende Leitung (21′) eingebettet ist.
9. Ausgusshülse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhrleitung (64), bestehend aus einem feuerfesten Keramikröhrchen, aus dem oberen Hülsenbereich in einer Schlaufe (64′) durch die Metallschmelze geführt ist.
10. Ausgusshülse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhrleitung (21, 52) in die Hülse (20, 50) eingegossen ist.
11. Ausgusshülse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eingegossene schlitzförmige Freiräume (44, 44′, 44˝) in der Hülse (40) die Gaszufuhrleitung (44) bilden.
EP89900208A 1987-12-24 1988-10-18 Verfahren zum einführen von gas in eine ausgussöffnung eines metallschmelze, insbesondere stahlschmelze enthaltenden behälters sowie ausgusshülse zur durchführung des verfahrens Expired - Lifetime EP0367800B1 (de)

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