EP0963265B1 - Gefäss für metallurgische zwecke - Google Patents

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EP0963265B1
EP0963265B1 EP98909339A EP98909339A EP0963265B1 EP 0963265 B1 EP0963265 B1 EP 0963265B1 EP 98909339 A EP98909339 A EP 98909339A EP 98909339 A EP98909339 A EP 98909339A EP 0963265 B1 EP0963265 B1 EP 0963265B1
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EP
European Patent Office
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shield segment
vessel
metal casing
area
vessel according
Prior art date
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EP98909339A
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English (en)
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EP0963265A1 (de
Inventor
Hans-Werner Gohres
Franz-Josef Divjak
Detlef Kristinat
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmannroehren Werke AG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B22D41/04—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like tiltable

Definitions

  • the invention relates to a vessel for metallurgical purposes for the transport of molten metals according to the preamble of claim 1.
  • Such vessels not only serve to transport molten metals such as z. B. Pig iron from the blast furnace to the pig iron mixer or from the pig iron mixer to Converter, but can also be a metallurgical treatment vessel.
  • molten metals such as z. B. Pig iron from the blast furnace to the pig iron mixer or from the pig iron mixer to Converter, but can also be a metallurgical treatment vessel.
  • the thermal load for the Treatment vessel particularly high because of the high process Overheating temperature is driven.
  • a vessel has been used for metallurgical purposes proposed (DE 195 38 530 C1), in which, in contrast to the conventional The stiffening rings are not welded onto the outside of the outer surface, but are integrated in the metal jacket. Furthermore, the vascular support pin has supporting plate a short distance from the metal jacket and the top and the lower brim-like edge region of the plate is adjacent to the lying stiffening rings connected, the one attached to the plate Vessel trunnion only extends outwards.
  • the stiffening ring closer to the bottom has a thickness that up to a factor of 4 and the second one further away from the ground Stiffening ring a thickness that is up to a factor of 6 greater than that of subsequent metal jacket, the axial extent of the former Stiffening ring is equal to or larger than that of the second, in the event that the vessel is used as a steel pouring pan, the rim of the vessel with a lid attachment connected, which preferably has a frustoconical cross section. to Stiffening of this area is the arrangement of another stiffening ring on Vessel rim provided.
  • This well-known vessel is used in combination with load and heat evenly stressed and it can reach an intrinsic temperature of up to 400 ° C resist.
  • the disadvantage of this construction is that the welded connections between the stiffening rings and the plate are exposed to large loads and the transition from the stiffening ring to the plate is unfavorable in terms of the lines of force.
  • the object of the invention is based on the known vessel, the construction to improve so that the disadvantages described are avoided and the Manufacture of the vessel is simplified.
  • the essential modification according to the invention of the known construction relates to the formation of the stiffening rings in the area of the shield segment trained plate.
  • Both stiffening rings have a nose-like continuation that is directed upwards and downwards.
  • the Shield segment is welded in between the two continuations. With that the joint welds placed in a zone with less stress, so that the fatigue strength of this area is increased.
  • the other is the transition from Stiffening ring to the shield segment is very rounded, this rounded in Shield segment continues. This type of training improves the flow of lines of force, so that there is an almost isotensic execution.
  • the special shape and location of the two stiffening rings in connection with the shield segment makes it possible towards the otherwise usual stiffening ring arranged on the edge of the vessel dispense.
  • the vessel is also in the upper edge area for vessels without a ring lid stiff enough that the arrangement of a wedge angle is sufficient.
  • Another feature relates to the type of connection of the vessel support pin with the Shield segment.
  • the Trunnion not welded to a plate, but in a hole in the Shield segment welded in.
  • too Welding area of the vessel support pin than a larger diameter having flange formed.
  • the Sheath of the flange formed roof-like so that only from one side can be welded in, then the root is unscrewed and finally the Counterpart is welded from the other side.
  • stiffening rings are made of Segments. This applies in particular to vessels with a oval cross section.
  • the individual segments of the stiffening rings then have one different radius, which simplifies the manufacture of the stiffening rings, especially since in this way the area with the nose-shaped Continuation can produce separately.
  • the advantage of the vessel according to the invention can be seen in the fact that, on the one hand, too at high intrinsic temperatures there are no impermissible deformations and the Tension in the material of the vessel are evenly distributed.
  • One consequence of this is even one that does not change under high weight and temperature loads Geometry of the vessel. This can be seen particularly from the fact that the The trunnions remain horizontal.
  • the production is simplified because of dispenses with the otherwise usual stiffening ring arranged on the edge of the vessel can be.
  • Figure 1 shows a view of a metallurgical constructed according to the invention Vessel, which is designed here, for example, as a steel ladle 1.
  • the Steel ladle 1 consists of a metal jacket and a pan bottom 2.
  • the Metal jacket is in this embodiment in three different widths Pipe sections 3 - 5 divided. Depending on the pan height and design, the Number of pipe sections less or larger. Between the pipe sections 3 - 5 two stiffening rings 6, 7 are integrated in the metal jacket.
  • the exemplary embodiment is the top edge 8 of the vessel with a ring lid 9 trained lid attachment connected. This ring cover preferably has 9 a frustoconical cross-section.
  • a tilt linkage 10 attached to the steel ladle 1 by means of not here to tilt the crane shown.
  • FIG. 2 shows in a section in the direction BB in Figure 1, the special cross-sectional shape of the steel ladle 1 shown here.
  • the cross-sectional shape is elliptical, the area of the middle pipe section 4 lying behind the respective shield segment 16, 16 'having a very large circular radius R for static reasons.
  • FIG. 3 shows the same steel ladle 1 according to FIG. 1 in a section in the direction AA in FIG. 1. In this representation, the individual elements of the steel ladle 1 can be seen better.
  • the feet are designated by 13, 13 '.
  • the part of the steel ladle 1 designed according to the invention is shown on an enlarged scale in FIG.
  • One essential aspect relates to the nose-shaped continuation 17, 18 of the respective stiffening ring 6, 7, which extends upwards for the stiffening ring 6 which is closer to the pan base 2 and downwards for the stiffening ring 7 which is further away from the pan base 2.
  • the transition from the respective extension 17, 18 into the actual stiffening ring 6, 7, which can be seen in longitudinal section, is provided with a corresponding radius 19, 20.
  • the second aspect relates to the rounding 23, 24 of the respective extension 17, 18 lying in the view, which continuously continues into a corresponding rounding 25, 26 of the shield segment 16 (see FIG. 1).
  • the third aspect relates to the welding of the respective trunnion 11, 11 'into one Bore 27 of the respective shield segment 16, 16 '.
  • The is advantageous to that Steel casting ladle 1 facing end portion of the trunnion 11 'as a one larger diameter flange 28 formed.
  • the jacket 29 of the flange 28 has a roof-like Contour on. This makes it possible to first close one side with a weld provided, then unscrew the root of this first weld and then to weld the opposite side from the other side.
  • About contact friction between the trunnion 11 'and the loop 12' to minimize the trunnion 11 ' provided a bearing shell 30.
  • the lateral support for the loop 12 ' forms one Scraper plate 31, which is attached by means of a on the end face of the support pin 11 ' Retaining plate 32 is fixed. The attachment takes place in this embodiment Screws 33.
  • the middle pipe section 4 of the Metal jacket provided with a small bore 34 (Fig. 4) which is aligned with one in respective supporting pin 11, 11 'arranged larger longitudinal bore 35.
  • a measuring device can be inserted to ensure alignment to check the two opposite trunnions 11, 11 '. After the measurement the bore 34 in the metal jacket is closed again.

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  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Gefäß für metallurgische Zwecke zum Transport von schmelzflüssigen Metallen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Gefäße dienen nicht nur dem Transport von schmelzflüssigen Metallen wie z. B. Roheisen vom Hochofen zum Roheisenmischer oder vom Roheisenmischer zum Konverter, sondern können auch ein metallurgisches Behandlungsgefäß sein. Insbesondere hat im Zuge der Erhöhung der Anforderung an den Reinheitsgrad und der Absenkung der Gehalte an gelösten Gasen die Vakuumbehandlung stetig an Bedeutung gewonnen. Bei diesem Verfahren ist die thermische Belastung für das Behandlungsgefäß besonders hoch, da verfahrensbedingt mit einer hohen Überhitzungstemperatur gefahren wird.
Zur Lösung dieses Problems wurde ein Gefäß für metallurgische Zwecke vorgeschlagen (DE 195 38 530 C1), bei dem im Unterschied zur konventionellen Bauweise die Versteifungsringe nicht außen auf der Mantelfläche aufgeschweißt, sondern im Metallmantel integriert sind. Weiterhin weist die den Gefäßtragzapfen abstützende Platte einen geringen Abstand zum Metallmantel auf und der obere und untere krempenartig ausgebildete Randbereich der Platte ist mit den benachbart liegenden Versteifungsringen verbunden, wobei der an der Platte befestigte Gefäßtragzapfen sich nur nach außen erstreckt. Was die Dicke der Versteifungsringe betrifft, so weist der dem Boden näher liegende Versteifungsring eine Dicke auf, die bis um den Faktor 4 und der vom Boden weiter entfernt liegende zweite Versteifungsring eine Dicke auf, die bis um den Faktor 6 größer ist als die des anschließenden Metallmantels, wobei die axiale Erstreckung des erstgenannten Versteifungsringes gleich oder größer ist als die des zweiten, im Falle, daß das Gefäß als Stahigießpfanne verwendet wird, ist der Gefäßrand mit einem Deckelaufsatz verbunden, der vorzugsweise einen kegelstumpfartigen Querschnitt aufweist. Zur Versteifung dieses Bereiches ist die Anordnung eines weiteren Versteifungsringes am Gefäßrand vorgesehen.
Dieses bekannte Gefäß wird bei kombinierter Belastung von Last und Wärme gleichmäßig beansprucht und es kann einer Eigentemperatur bis zu 400 °C widerstehen. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß die Schweißverbindungen zwischen den Versteifungsringen und der Platte großen Belastungen ausgesetzt sind und der Übergang vom Versteifungsring zur Platte kraftlinienmäßig ungünstig ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem bekannten Gefäß die Konstruktion so zu verbessern, daß die geschilderten Nachteile vermieden werden und die Herstellung des Gefäßes vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.
Die wesentliche erfindungsgemäße Abänderung der an sich bekannten Konstruktion betrifft die Ausbildung der Versteifungsringe im Bereich der als Schildsegment ausgebildeten Platte. Beide Versteifungsringe weisen eine nasenförmige Fortführung auf, die zum einen nach oben und zum anderen nach unten gerichtet ist. Das Schildsegment ist zwischen den beiden Fortführungen eingeschweißt. Damit werden die Verbindungsschweißnähte in eine Zone mit geringerer Belastung gelegt, so daß die Dauerfestigkeit dieses Bereiches erhöht wird. Zum anderen ist der Übergang vom Versteifungsring zum Schildsegment stark abgerundet, wobei diese Abrundung sich im Schildsegment fortsetzt. Diese Art der Ausbildung verbessert den Kraftlinienfluß, so daß sich eine nahezu isotensische Ausführung ergibt. Die besondere Form und Lage der beiden Versteifungsringe in Verbindung mit dem Schildsegment macht es möglich auf den ansonsten üblichen am Gefäßrand angeordneten Versteifungsring zu verzichten. Auch bei Gefäßen ohne Ringdeckel ist das Gefäß im oberen Randbereich steif genug, so daß die Anordnung eines Randwinkels aursreichend ist.
Ein weiteres Merkmal betrifft die Art der Verbindung des Gefäßtragzapfens mit dem Schildsegment. Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik wird der Tragzapfen nicht auf eine Platte aufgeschweißt, sondern in eine Bohrung des Schildsegmentes eingeschweißt. Um auch diese Schweißnähte zu entlasten, wird der Einschweißbereich des Gefäßtragzapfens als ein einen größeren Durchmesser aufweisender Flansch ausgebildet. Zur Verbesserung der Schweißnahtgüte wird der Mantel des Flansches dachartig ausgebildet, so daß erst von einer Seite eingeschweißt werden kann, danach die Wurzel ausgedreht wird und abschließend die Gegenlage von der anderen Seite her geschweißt wird.
Als vorteilhaft hat sich ebenfalls herausgestellt, wenn die Versteifungsringe aus Segmenten sich zusammensetzen. Dies gilt insbesondere für Gefäße mit einem ovalen Querschnitt. Die einzelnen Segmente der Versteifungsringe weisen dann einen unterschiedlichen Radius auf, was die Herstellung der Versteifungsringe vereinfacht, zumal man auf diese Weise den Bereich mit der nasenförmig ausgebildeten Fortführung separat herstellen kann. Um ein optimales Füllvolumen für das Gefäß zu erreichen, ist es vorteilhaft, die einzelnen Rohrschüsse im Längsschnitt gesehen zylindrisch auszubilden.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gefäßes ist darin zu sehen, daß zum einen auch unter hohen Eigentemperaturen keine unzulässigen Verformungen auftreten und die Spannung im Material des Gefäßes gleichmäßig verteilt sind. Eine Folge davon ist auch eine unter hoher Gewichts- und Temperaturbelastung sich nicht verändernde Geometrie des Gefäßes. Dies ist insbesondere daran zu erkennen, daß die Tragzapfen waagerecht verbleiben. Weiterhin ist die Herstellung vereinfacht, da auf den ansonsten üblichen am Gefäßrand angeordneten Versteifungsring verzichtet werden kann.
In der Zeichnurg wird anhand eines Ausführungsbeispiels das erfindungsgemäß ausgebildete Gefäß für metallurgische Zwecke näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gefäßes
Figur 2
einen Schnitt entlang der Linie B-B in Figur 1
Figur 3
einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 1
Figur 4
im vergrößerten Maßstab die Ausbildung des Tragzapfens einschließlich der Verbindung mit dem Schildsegment
Figur 5
im vergrößerten Maßstab der Tragzapfen
Figur 1 zeigt in einer Ansicht ein erfindungsgemäß konstruiertes metallurgisches Gefäß, das hier beispielsweise als Stahlgießpfanne 1 ausgebildet ist. Die Stahlgießpfanne 1 besteht aus einem Metallmantel und einem Pfannenboden 2. Der Metallmantel ist in diesem Ausführungsbeispiel in drei unterschiedlich breite Rohrschüsse 3 - 5 aufgeteilt. Je nach Pfannenhöhe und Ausgestaltung kann die Anzahl der Rohrschüsse geringer oder größer sein. Zwischen den Rohrschüssen 3 - 5 sind im Metallmantel zwei Versteifungsringe 6, 7 integriert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der oberste Gefäßrand 8 mit einem als Ringdeckel 9 ausgebildeten Deckelaufsatz verbunden. Vorzugsweise weist dieser Ringdeckel 9 einen kegelstumpfartigen Querschnitt auf. An der hier links liegenden Außenseite ist ein Kippgestänge 10 angebracht, um die Stahlgießpfanne 1 mittels eines hier nicht dargestellten Kranes kippen zu können.
Figur 2 zeigt in einem Schnitt in Richtung B-B in Figur 1 die besondere Querschnittsform der hier dargestellten Stahlgießpfanne1. Die Querschnittsform ist elliptisch, wobei der hinter dem jeweiligen Schildsegment 16,16' liegende Bereich des mittleren Rohrschusses 4 aus statischen Gründen einen sehr großen Kreisradius R aufweist. Bei einer solchen Konfiguration ist es vorteilhaft die Versteifungsringe 6,7 aus Segmenten zusammenzusetzen, wobei die einzelnen Segmente unterschiedliche Radien r, R aufweisen. In Figur 3 ist in einem Schnitt in Richtung A-A in Fig. 1 die gleiche Stahlgießpfanne 1 gemäß Figur 1 dargestellt. In dieser Darstellung kann man besser die Einzelelemente der Stahlgießpfanne 1 erkennen. Dazu gehören die besondere Ausbildung der Versteifungsringe 6, 7 sowie das Einschweißen des jeweiligen Tragzapfens 11,11' in das jeweilige Schildsegment 16, 16'. Mit 13,13' sind die Füße bezeichnet.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Teil der Stahlgießpfanne 1 ist in einem vergrößerten Maßstab in Figur 4 wiedergegeben. Der eine wesentliche Aspekt betrifft die nasenförmige Fortführung 17, 18 des jeweiligen Versteifungsringes 6, 7, die sich für den dem Pfannenboden 2 näher liegenden Versteifungsring 6 nach oben und für den weiter vom Pfannenboden 2 entfernt liegenden Versteifungsring 7 nach unten erstreckt. Der im Längsschnitt zu erkennende Übergang von der jeweiligen Fortführung 17, 18 in den eigentlichen Versteifungsring 6, 7 ist mit einem entsprechenden Radius 19, 20 versehen. Durch diese Art der Ausbildung der Versteifungsringe 6, 7 im Bereich des jeweiligen Schildsegmentes 16, 16' konnten die Verbindungsschweißnähte 21, 22 in eine Zone mit niedrigerer Belastung gelegt werden. Der zweite Aspekt betrifft die in der Ansicht liegende Abrundung 23, 24 der jeweiligen Fortführung 17, 18, die kontinuierlich in eine entsprechende Abrundung 25, 26 des Schildsegmentes 16 sich fortsetzt (siehe Figur 1).
Der dritte Aspekt betrifft die Einschweißung des jeweiligen Tragzapfens 11, 11' in eine Bohrung 27 des jeweiligen Schildsegmentes 16, 16'. Vorteilhaft ist dazu der der Stahlgießpfanne 1 zugewandte Endbereich des Tragzapfens 11' als ein einen größeren Durchmesser aufweisender Flansch 28 ausgebildet. Um eine hohe Schweißnahtgüte zu erreichen, weist der Mantel 29 des Flansches 28 eine dachartige Kontur auf. Dadurch ist es möglich, zuerst die eine Seite mit einer Schweißnaht zu versehen, danach die Wurzel dieser erstgelegten Schweißnaht auszudrehen und dann von der anderen Seite her die Gegenlage zu schweißen. Um die Kontaktreibung zwischen Tragzapfen 11' und Schlaufe 12' zu minimieren, ist der Tragzapfen 11' mit einer Lagerschale 30 versehen. Die seitliche Abstützung für die Schlaufe 12' bildet ein Streifblech 31, das mittels eines auf der Stirnseite des Tragzapfens 11' befestigten Haltebleches 32 fixiert ist. Die Befestigung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über Schrauben 33.
In der Phase der Herstellung der Stahlgießpfanne 1 ist der mittlere Rohrschuß 4 des Metallmantels mit einer kleinen Bohrung 34 versehen (Fig. 4), die fluchtend zu einer im jeweiligen Tragzapfen 11, 11' angeordneten größeren Längsbohrung 35 liegt. In diese Längsbohrung 35 kann eine Meßvorrichtung eingelegt werden, um die Fluchtgleichheit der beiden gegenüberliegenden Tragzapfen 11, 11' zu überprüfen. Nach der Messung wird die Bohrung 34 im Metallmantel wieder verschlossen.

Claims (8)

  1. Gefäß für metallurgische Zwecke zum Transport von schmelzflüssigen Metallen mit einem eine hitzebeständige Auskleidung aufnehmenden, aus einzelnen rohrförmigen Schüssen zusammengesetzten Metallmantel, der zwei in Umfangsrichtung verlaufende im axialen Abstand zueinander im Metallmantel integrierte Versteifungsringe aufweist und an dem zwei Tragzapfen an der Außenseite gegenüberliegend angeordnet und mittels je einer mit den Versteifungsringen verbundenen Platte abgestützt sind, wobei die Platte einen geringen Abstand zum Metallmantel aufweist und der dem Boden näher liegende Versteifungsring eine Dicke aufweist, die bis um den Faktor 4 und der vom Boden weiter entfernt liegende zweite Versteifungsring eine Dicke aufweist, die bis um den Faktor 6 größer ist als die des anschließenden Metallmantels und die axiale Erstreckung des erstgenannten Versteifungsringes gleich oder größer ist als die des zweiten und ggf. am Gefäßrand ein Deckel aufsatz befestigt ist, der einen kegelstumpfartigen Querschnitt aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß der dem Boden (2) näher liegende erste Versteifungsring (6) im Bereich der als Schildsegment (16, 16) ausgebildeten Platte eine nach oben gerichtete nasenartig ausgebildete Fortführung (17) und der dem Boden (2) weiter entfernt liegende zweite Versteifungsring (7) im Bereich des Schildsegmentes (16, 16') eine nach unten gerichtete nasenartig ausgebildete Fortführung (18) aufweist und zwischen den Fortführungen (17, 18) das Schildsegment eingeschweißt ist, wobei der Übergang von der jeweiligen Fortführung (17, 18) in den jeweiligen Versteifungsring (6, 7) sowohl im Längsschnitt als auch in der Draufsicht abgerundet ist und die letztgenannten Abrundungen (23, 24) knickfrei in entsprechende Abrundungen (25, 26) des Schildsegmentes (16, 16') übergehen.
  2. Gefäß nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Tragzapfen (11, 11') in einer Bohrung (27) des Schildsegmentes (16, 16') eingeschweißt ist.
  3. Gefäß nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schildsegment (16, 16') zugewandte Endbereich des Tragzapfens (11, 11') mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Flansch (28) ausgebildet ist.
  4. Gefäß nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelbereich (29) des Flansches (28) im Querschnitt gesehen dachartig ausgebildet ist.
  5. Gefäß nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsringe (6, 7) aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sind.
  6. Gefäß nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Segmente unterschiedliche Radien r, R aufweisen.
  7. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschüsse (3,4,5) im Längsschnitt zylindrisch sind.
  8. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des oberen Rohrschusses (5) ein Randwinkel angeschweißt ist.
EP98909339A 1997-02-06 1998-01-29 Gefäss für metallurgische zwecke Expired - Lifetime EP0963265B1 (de)

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