DE2825747A1 - METHOD AND DEVICE FOR GRINDING WEARING SOLIDS - Google Patents
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Description
Anmelder: ARBED S.A. Applicant : ARBED SA
Avenue de la Liberte, LuxembourgAvenue de la Liberte, Luxembourg
Verfahren und Vorrichtung zum Vermählen von verschleissenden FeststoffenMethod and device for grinding abrasive solids
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermählen von verschleissenden Feststoffen, insbesondere von aus Hochofenschlacken gewonnenem Schlackensand einer Granulometrie'von etwa 0-8 mm mit dem Zweck ein vollwertiges Ersatzprodukt für den bei der Betonherstellung benutzten Flussand zu schaffen.The present invention relates to a method and a device for grinding abrasive solids, in particular from slag sand obtained from blast furnace slag with a granulometry of about 0-8 mm for the purpose of a full-fledged To create a substitute product for the river sand used in the manufacture of concrete.
Dadurch, dass viele Lagerstätten von Flussand weitgehend erschöpft sind und dass aus ekologischen Gründen die weitere Ausnutzung bestehender Vorkommen, sowie die Erschliessung neuer Abbaulager erschwert wird, erweist sich das Auffinden vonDue to the fact that many of the river sand deposits are largely exhausted and that for ecological reasons the further ones Exploitation of existing deposits, as well as the development of new mining sites is made more difficult, turns out to be the discovery of
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vollwertigen,billigen und in grossein Umfang verfügbaren Ausweichprodukten immer vordringlicher.full-fledged, cheap and widely available alternative products more and more urgent.
Man hat zwar bereits versucht granulierte Hochofenschlacke, d.h. sog. Schlackensand, als Ersatzprodukt zu benutzen, was natürlich eine vorherige Zerkleinerung dieses Granulats bedingt, wozu im Prinzip verschiedenartige Zerkleinerungsaggregate wie Prallmühlen, Stabrohr- oder Kugelmühlen, Zweiwalzenmühlen mit glatten Zylindern, sowie Hammermühlen benutzbar sein könnten.Attempts have already been made to use granulated blast furnace slag, i.e. so-called slag sand, as a substitute product, which of course requires a previous comminution of these granules, including in principle different types of comminution units such as impact mills, tube mills or ball mills, two-roller mills with smooth cylinders, and hammer mills could.
Abgesehen von verschiedenen Aufbereitungsschwierigkeiten technologischer und wirtschaftlicher Natur, auf welche weiter unten noch eingegangen wird, ist es aber bis jetzt nicht gelungen mit den herkömmlichen Mitteln aus Schlackensand ein vollwertiges Ersatzprodukt für den Flussand zu schaffen, insbesondere konnte mit dem aufbereiteten Schlackensand weder eine gut pumpbare Mischung, noch ein den Vorschriften entsprechendes Beton hergestellt werden.Apart from various processing difficulties of a technological and economic nature, on which further will be discussed below, but so far it has not been possible to achieve a full-fledged product with the conventional means made from slag sand To create a substitute product for the river sand, in particular neither was able to do well with the processed slag sand pumpable mixture, nor a concrete that complies with the regulations.
Durch eingehende Versuche stellte die Anmelderin dann die Ursachen des Fehlschiagens der herkömmlichen Behandlungsweisen fest und versuchte die Parameter festzulegen und zu definieren, die einen vollwertigen Ersatz von Flussand durch Schlackensand gewährleisten.Through extensive experimentation, the applicant then identified the causes of the failure of the conventional treatments firmly and tried to establish and define the parameters that a full replacement of river sand by slag sand guarantee.
Insbesondere muss die Mahlaufbereitung des Schlackensandes zu einem Produkt einer gegebenen Kornform und Granulometrie führen. So erlaubt nur ein aufbereiteter Schlackensand mit einem überwiegenden Anteil an geglätteten und abgerundeten Körnern und einem Feinanteil von 17-24% unter 0,25 mm die Herstellung von Mischungen, welche leicht und ohne starke Abnutzung der Einrichtungen pumpbar sind und welche ein dichtes Beton grosser Festigkeit ergeben in welchem das eingebettete Armierungseisen weitgehenst von Korrosion geschützt ist.In particular, the grinding treatment of the slag sand must lead to a product of a given grain shape and granulometry. So only a processed slag sand allows with a predominant proportion of smoothed and rounded grains and a fine proportion of 17-24% below 0.25 mm of mixtures which can be pumped easily and without excessive wear on the equipment and which make a thick concrete larger Strength result in which the embedded reinforcing iron is largely protected from corrosion.
Mit den herkömmlichen Mahlvorrichtungen können diese Parameter nicht oder nur ungenügend erreicht werden.With the conventional grinding devices, these parameters cannot be achieved, or only inadequately.
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So ergibt beispielsweise die Prallmühle ein äusserst kubisches und kantiges, zu einer nicht pumpbaren Mischung führendes Produkt. Zudem wird der geforderte Granulatfächer von 17 bis 24% Feinanteile 0-0,25 mm nicht erreicht, da die Prallplatten hier wirkungslos erscheinenThe impact mill, for example, produces an extremely cubic and angular mixture that leads to a non-pumpable mixture Product. In addition, the required granulate fan of 17 to 24% fines 0-0.25 mm is not achieved because the baffle plates appear ineffective here
Die Stabrohr- und Kugelmühlen setzen sich bei einem Feuchtigkeitsgehalt von über 8% zu. Doch auch bei geringerer Feuchtigkeit weisen sie nur eine mit den Abmessungen und den damit verbundenen hohen Investitionskosten, sowie den hohen Antriebsleistungen und dem sich daraus ergebenden Energieverbrauch, in keinem annehmbaren Verhältnis stehende Durchsatzleistung auf. Darüberhinaus wird der Mahl- bzw. Brech- oder Ouetscheffekt insbesondere bei zu hohem Feuchtigkeitsgehalt dadurch unkontrollierbar, , dass die Stäbe, bzw. Kugeln rasch mit den Feinanteilen ummantelt werden und reproduzierbare, konstante Granulometrien nicht im Dauerbetrieb erzielt werden können. Auch sind diese Mühlenarten deshalb für die industrielle Schlackensandaufbereitung nicht einsetzbar. Ein zu pumpbarem Beton führendes Korn wird nicht erreicht,da der Schlackehsand noch verhältnismässig viele scharfe kantige Bruchstücke aufweist.The rod tube and ball mills clog at a moisture content of over 8%. But even with less Moisture they show only one with the dimensions and the associated high investment costs, as well as the high drive power and the resulting energy consumption, unacceptably proportionate throughput. In addition, there is the grinding or crushing or Ouetsche effect In particular, if the moisture content is too high, this is uncontrollable because the rods or spheres quickly with the fines are coated and reproducible, constant granulometries cannot be achieved in continuous operation. Also these are Therefore types of mills cannot be used for industrial slag sand processing. A leading to pumpable concrete Grain is not reached because the slag sand is still proportionate has many sharp, angular fragments.
Bei der Verwendung von Zweiwalzenmühlen wird die erforderliche Korngestalt nicht erreicht. Der Verschleiss der Glattwalzen entsteht hauptsächlich durch Rillenbildung wo dann die ungebrochenen Schlackensandkörner entweichen. Ausserdem ist diese Brechart bei erhöhtem Feuchtigkeitsgehalt sehr störanfällig.When using two-roller mills, the required grain shape is not achieved. The wear and tear of the smooth rollers is mainly caused by the formation of grooves where the unbroken slag sand grains then escape. Besides, this is Type of breakage very susceptible to failure with increased moisture content.
Noch zu erwähnen seien die Kreiselbrecher, welche auch empfindlich gegen zu hohen Feuchtigkeitsgehalt sind und das anfallende Endkorn die Eigenschaften für ein pumpbares Beton keineswegs besitzt.The gyratory crushers, which are also sensitive to excessively high moisture content, and the resulting ones should also be mentioned End grain in no way has the properties for a pumpable concrete.
Die herkömmlichen Hammermühlen ihrerseits verstopfen leicht durch feuchtes Mahlgut, d.h. die Austragsroste oder Austragsschlitze verlieren an Durchlässigkeit. Ausserdem nutzen die Hammer und Roste zu schnell ab und entsprechend kann die erforderte Granulometrie und Kornform nicht mit der notwendigenThe conventional hammer mills, for their part, become clogged easily through moist regrind, i.e. the discharge grids or discharge slots lose their permeability. In addition, the hammers and grates wear out too quickly and accordingly the required granulometry and grain shape not with the necessary
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Zuverlässigkeit eingehalten werden. Diese Mühlen arbeiten zwar zufriedenstellend in der Stahlwerkskalkaufbereitung (Granulometrie 0 bis 3 ram) und in der Erzaufbereitung (Granulometrie 0 bis 8 nun), ergaben aber in der herkömmlichen Bauweise nicht die gewünschten Resultate für die Schlackensandaufbereitung.Reliability are maintained. These mills work satisfactorily in steel mill scale preparation (granulometry 0 to 3 ram) and in ore processing (granulometry 0 to 8 now), but did not result in the desired in the conventional construction method Results for slag sand processing.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es demnarhein AufbereitungsveYfahren für verschleissende Feststoffe, wie Schlackensand, und eine dafür benutzbare Vorrichtung zu schaffen um, ohne die vorerwähnten Nachteile, ein Produkt mit den beschriebenen Eigenschaften auf gezielte und wirtschaftliche Weise herstellen zu können.The aim of the present invention was the processing method in the near future for abrasive solids, such as slag sand, and a device that can be used for this purpose in order to create without the aforementioned disadvantages, produce a product with the properties described in a targeted and economical manner to be able to.
Erfindungsgemäss wird das unter Einsatz einer neukonzipierten Hammermühlenart dadurch erreicht, dass der durch wenigstens ein rotierendes Element entlang einer im wesentlichen kreisförmigen Bahn weitergewälzte Feststoff auf einer mehr als den halben Kreisbahnumfang betragenden Wegstrecke überwiegend in Kontakt mit sich selbst verrieben und geglättet wird.According to the invention, this is done using a newly designed Hammer mill type achieved in that the by at least one rotating element along a substantially circular path rolled solid on a more than half the circumference of the circular path is rubbed and smoothed predominantly in contact with itself.
Ausschlaggebend für die Erreichung des vorgesteckten Zieles ist dabei, dass die eigentliche durch die Hammer üblicherweise erzielte Brech- und Mahlwirkung dadurch auf das unerlässliche Mindestmass reduziert wird, dass die zu behandelnden Körner streckenweise auf sich eben aus denselben Feststoffkörnern immer wieder neu aufbauenden Unterlagen einer bestimmten Ausdehnung ohne direkten Kontakt mit der metallischen Kreisbahnunterlage abgewälzt werden und dadurch die angestrebten abgerundeten Konturen annehmen.The decisive factor for the achievement of the pre-set goal is that the actual through the hammer is usually The crushing and grinding effect achieved is reduced to the necessary minimum by the fact that the grains to be treated in parts on itself from the same solid grains repeatedly building up documents of a certain extent without direct contact with the metallic circular path base are rolled and thereby adopt the desired rounded contours.
Sicher ist für die gezielte und reproduzierbare Erreichung der angestrebten Granulometrie und Granulatform mit ausschlaggebend, dass die Weglänge der Behandlungsstrecke grosser ist (gewöhnlich um.220°) als die halbe Umlaufstrecke der die Körner weiterwälzenden rotierenden Elemente, obschon es eher verwunderlich erscheinen könnte, dass ein solches Resultat erzielt wird trotzdem der minimale Abstand zwischen den höchsten Stellen der Abwälzbahn und den rotierenden Elementen wenigstens zehnbis fünfzehnmal so gross ist als der erzielte mittlere Korndurchmesser. 9öS84/>/0B77 For the targeted and reproducible achievement of the desired granulometry and granulate shape it is certainly crucial that the path length of the treatment path is greater (usually around 220 °) than half the orbit path of the rotating elements that continue to roll the grains, although it could appear rather surprising that a Such a result is achieved despite the fact that the minimum distance between the highest points of the rolling path and the rotating elements is at least ten to fifteen times as large as the mean grain diameter achieved. 9öS84 /> / 0B77
Die erfindungsgemässe, zum Vermählen von verschleissenden Feststoffen dienende Vorrichtung, welche nach Art der herkömmlichen Hammermühlen einen feststehenden zylinderförmigen Körper, mehrere angetriebene rotierende Hammerelemente, sowie der Zu- und Abfuhr des Behandlungsproduktes dienende Oeffnungen begreift, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brechwandauskleidung aus in der Höhe gegeneinander versetzten axial verlaufenden Metallbarren besteht, dass der Abstand zwischen der Oberfläche der Hammerelemente und der Oberkante der radial höher stehenden Metallbarren wenigstens zehn- bis fünfzehnmal grosser ist als die mittlere zu erzielende Granulometrie und dass der in Drehrichtung der Hämmerelernente durch den Abstand zwischen Aufgabe- und Austragsöffnung bemessene Behandlungsweg mehr als 180 beträgt, wobei die Austragsöffnung mit Abstand von der Vertikalachse des zylindrischen Mühleninnenraumes angeordnet ist.The inventive, for grinding of wearing Device serving solids, which, in the manner of conventional hammer mills, has a fixed cylindrical body, comprehends several driven rotating hammer elements, as well as the supply and discharge of the treatment product serving openings, is characterized in that the crushing wall lining consists of axially staggered in height Metal ingot consists that the distance between the surface of the hammer elements and the upper edge of the radially higher standing Metal bar is at least ten to fifteen times larger than the average granulometry to be achieved and that in the direction of rotation the hammer element by the distance between the task and discharge opening dimensioned treatment path is more than 180, wherein the discharge opening is arranged at a distance from the vertical axis of the cylindrical mill interior.
Durch die besondere Brechwandauskleidung wird erreicht, dass sich auf den niedrigeren Barren eine Füllschicht mit dem zu behandelnden, bzw. teilweise behandelten Produkt aufbaut, sodass die entlang der Behandlungsbahn einer etwas- mäanderförmigen Linie folgenden Körner hier unter Abrasion der Kanten und Ecken gegeneinander gequetscht und abgewälzt werden. Der Verschleiss, insbesondere der bewegten Metallelemente bleibt hierdurch geringer.The special lining of the crushing wall ensures that a filling layer with the to be treated or partially treated product builds up, so that the along the treatment path a somewhat meander-shaped Line following grains here are squeezed and rolled off against each other with abrasion of the edges and corners. The wear, in particular, the moving metal elements remain lower as a result.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die die Hammerelemente tragende Welle zwecks Umkehrung der Rotationsrichtung mit einem reversierbaren Antrieb ausgerüstet und der zylindrische Mühleninnenrauin mit zwei, rechts und links mit Abstand von der Vertikalachse angeordneten Austrittsöffnungen versehen. Die, je nach Stellung, einen Teil des Behandlungsweges darstellenden und eine entsprechende Innenauskleidung aufweisenden Austragsöffnungsklappen sind vorzugsweise über einen beweglichen Distanzhebel miteinander verbunden, sodass immer eine Klappe geschlossen ist wenn die andere geöffnet ist. In Weiterentwicklung dieser Massnahme kann über einen Endkontakt ein Drehrichtungsschalter betätigt werden, sodass der Hammermühlenrotor einerseits erst bei vollständig geschlossener KlappeAccording to a preferred embodiment of the device the shaft carrying the hammer elements is equipped with a reversible drive for the purpose of reversing the direction of rotation and the cylindrical mill interior is provided with two outlet openings on the right and left at a distance from the vertical axis. Which, depending on the position, is part of the treatment path Discharge opening flaps which represent and have a corresponding inner lining are preferably above a movable distance lever connected to each other, so that one flap is always closed when the other is open. In a further development of this measure, a direction of rotation switch can be actuated via an end contact, so that the hammer mill rotor on the one hand, only when the flap is completely closed
anlaufen und andererseits immer nur in der Richtung der geschlossenen Klappe, d.h. entlang der grösseren Behandlungsbahn drehen kann.and on the other hand always only in the direction of the closed Flap, i.e. can rotate along the larger treatment path.
Dank der vorbesagten Massnahmen kann man, sobald die vorderen Kanten der Hammerelemente abgenutzt sind, durch Schliessen der bis dahin geöffneten Austragsklappe und durch Oeffnen der gegenüberliegenden Klappe, sowie durch Umkehrung der Drehrichtung des Hammermühlenrotors die Vorrichtung weiter betreiben, sodass die Standzeit zwischen den Neuzustellungen verdoppelt werden kann.Thanks to the aforementioned measures, as soon as the front edges of the hammer elements are worn, they can be closed by closing the discharge flap which has been open until then and by opening the opposite flap, as well as by reversing the direction of rotation of the hammer mill rotor continue to operate the device, so that the service life between new feeds is doubled can be.
Eine weitere Eigenart der Vorrichtung besteht darin, dass der radiale Abstand zwischen der Hammerkante und der Auskleidungsoberfläche nicht über den ganzen Umfang gleich ist. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der besagte Abstand von der Eintragsöffnung in den beiden Richtungen bis zu der horizontalen Brechraummittelebene ab und bleibt dann über die ganze zylindrische Brechraumhälfte konstant. In dem sich also über etwa ein Drittel der Behandlungsbahn erstreckenden enger werdenden Spalt wird das Aufgabematerial soweitwie notwendig gebrochen und auf der restlichen Wegstrecke insbesondere verrieben.Another characteristic of the device is that the radial distance between the hammer edge and the lining surface is not the same over the entire circumference. According to a preferred embodiment, said distance decreases from the entry opening in both directions to the horizontal Crushing chamber center plane and then remains constant over the entire cylindrical crushing chamber half. So in which is about As the gap becomes narrower and extends about a third of the treatment path, the feed material is broken as necessary and especially rubbed in the rest of the way.
Ausschlaggebend für die zu erzielende und experimental einzustellende Granulometrie sind bei gegebenen Brechraumdimensionen insbesondere die Länge der BehandJungsstrecke, die Anzahl und Drehgeschwindigkeit der Hämmerelernente und der Abstand zwischen -den besagten Elementen und der inneren Brechraumauskleidung.The decisive factors for the granulometry to be achieved and to be set experimentally are given the dimensions of the crushing chamber in particular the length of the treatment route, the number and rotation speed of the hammer element and the distance between -the said elements and the inner lining of the crushing chamber.
Bezüglich der Hammerausbildung stellte es sich heraus, dass der besagte Vermahlwirkungsgrad mit stabförmigen, in bis zu drei Reihen nebeneinander angeordneten Hammerelementen erzielt werden kann, weil so die Menge des direkt und unbehandelt zwischen den Hämmern durchfallenden Materials auf ein Minimum reduziert wird. Jedes Hammerelement ist über zwei Arme auswechselbar an dem Drehrotor befestigt.With regard to the hammer design, it turned out that the said grinding efficiency with rod-shaped, in up to three rows of juxtaposed hammer elements can be achieved because so the amount of direct and untreated between the hammering of falling material is reduced to a minimum. Each hammer element can be exchanged using two arms attached to the rotary rotor.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.An embodiment of a device according to the invention is shown in the accompanying drawing.
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In dieser Zeichnung ist die Vorrichtung inIn this drawing the device is in
Fig. 1 durch eine Schnitt-YSichtdarstellung und in Fig. 2 durch einen Vertikalschnitt illustriert, während Fig. 3 die Festigkeitskurve aequivalenter Betonmischungen mit Flussand und behandeltem Schlackensand zeigt. Fig. 1 is illustrated by a sectional view and in Fig. 2 by a vertical section, while Fig. 3 shows the strength curve of equivalent concrete mixes with river sand and treated slag sand.
Der zylinderförmige die Vermahlbahn begrenzende Körper (10) hat eine Länge von 1200 mm und einen Innendurchmesser von 1000 mm.The cylindrical body (10) delimiting the grinding path has a length of 1200 mm and an inner diameter of 1000 mm.
Der Brechraum ist an seinem Innenumfang bis auf die Zufuhröffnung (30) abwechselnd mit 50 χ 50 mm und 50 χ 25 mm Stabstahl (11 + 12) ausgelegt.The crushing space is on its inner circumference except for the feed opening (30) alternating with 50 50 mm and 50 χ 25 mm bar steel (11 + 12).
Zwei sich über die Längsseite des Zylinders (10) erstreckende und einen etwa 20 hohen Spalt (22) freigebende Austragsklappen (20) begrenzen einen Behandlungsweg von etwa 220 .Two discharge flaps extending over the longitudinal side of the cylinder (10) and exposing a gap (22) approximately 20 cm high (20) limit a treatment route of about 220.
Die dargestellten Austragsklappen (20) sind wie der Rest des Brechraumes mit abwechselnd höheren und niedrigeren Stahlbarren (11+12) ausgekleidet. Die beiden Klappen (20) sind über einen Distanzhebel (21) so miteinander verbunden, dass die eine Klappe ganz offen ist wenn die andere geschlossen ist.The illustrated discharge flaps (20) are like the rest of the crushing chamber with alternately higher and lower ones Steel bars (11 + 12) lined. The two flaps (20) are connected to one another via a spacer lever (21) so that the one flap is fully open when the other is closed.
Es sind vier Reihen mit je zwei axial nebeneinander angeordneten balkenförmigen Schwinghämmerelementen (40) vorgesehen. Die Hammerkanten tragen eine Auftragsschweissung aus einer abriebfesten Legierung. Die Hämmer selbst bestehen aus gut zu verschweissenden Walzstählen. Diese Brechbalken sind so im Mühlengehäuse gelagert, dass sie leicht aus- und eingebaut werden können.There are four rows, each with two bar-shaped swing hammer elements (40) arranged axially next to one another. The hammer edges carry a build-up weld from one wear-resistant alloy. The hammers themselves are made of easily welded rolled steels. These break bars are so in Mill housings stored so that they can be easily removed and installed.
Bei einer Umfanggeschwindigkeit der Hämmer von 40 m/sec. und einer Aufbauschicht von 10-15 mm des zu behandelnden Materials zwischen Hammerstirne und Vermahlbahn wurde tropfend nasser Schlackensand o-8 mm vermählen. Bei einer Durchsfitzleistung von über lOOt/h fiel ein Produkt mit geglätteter Kornform und einem Feinanteil (0-0,25 mm) von 24% an.At a peripheral speed of the hammers of 40 m / sec. and a build-up layer of 10-15 mm of the material to be treated between the hammer forehead and the grinding track was dripping wet Grind slag sand o-8 mm. With a throughput of A product with a smooth grain shape and a fine fraction (0-0.25 mm) of 24% was obtained at over 100t / h.
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Der so behandelte Schlackensand wurde anstelle von Flussand für die Herstellung einer Betonmischung (der Qualität 400) benutzt. Wie aus der Zeit-Festigkeitskurve in Fig. 3 hervorgeht, verläuft die Härtung des Schlackensandbetons (Kurve a) anfangs langsamer als diejenige von Flussandbeton (Kurve b), steigt aber auch nach 28 Tagen noch weiter auf höhere Festigkeitswerte an, d.h. dass zur Erzielung einer gegebenen Festigkeit Zement eingespart werdön kann.The slag sand thus treated was replaced by river sand for the production of a concrete mix (quality 400) used. As can be seen from the time-strength curve in FIG. 3, the hardening of the slag-sand concrete (curve a) proceeds initially slower than that of river sand concrete (curve b), but increases even further to higher strength values after 28 days, i.e. that cement can be saved to achieve a given strength.
Dieser Schlackensandbeton lässt sich mit allen herkömmlichen Betonpumpen einwandfrei und ohne grössere Abnutzung der Einrichtungen pumpen.This slag-sand concrete can be used with all conventional concrete pumps without any major wear and tear Pumping facilities.
Die Undurchlässigkeit des Betons ist besser als diejenige des üblichen Betons und eingelagertes Armierungseisen war auch nach längeren Testversuchen noch rostfrei.The impermeability of the concrete is better than that of the usual concrete and embedded reinforcing iron still rust-free even after longer tests.
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