ES2623430T3 - Procedure for the continuous manufacture of steel wire or bars - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación en continuo de acero en alambre o barras, que incluye las siguientes etapas de procedimiento: a) en una primera etapa de procedimiento, un acero con una proporción de peso que consta del 0,02 al 0,65 % de carbono, más del 0 hasta el 0,15 % de silicio, 5 del 0,25 al 1,5 % de manganeso, hasta el 0,035 % de fósforo, hasta el 0,004 % de azufre, más del 0 hasta el 0,5 % de molibdeno, más del 0 hasta el 1,7 % de cromo, más del 0 hasta el 0,25 % de cobre, hasta el 0,008 % de boro, más del 0 hasta el 0,2 % de níquel, hasta el 0,25 % de vanadio, más del 0 hasta el 0,026 % de aluminio, así como otras mezclas adicionales habituales en el acero, se calienta a de 1.050 hasta 1.200 °C, a continuación se lleva a cabo una primera conformación en caliente mediante laminación a una temperatura por encima de la temperatura de recristalización, ascendiendo el grado de conformación total en la primera conformación en caliente a al menos el 60 %; b) en una segunda etapa de procedimiento, el material laminado se enfría por debajo de la temperatura de recristalización y después se efectúa una conformación final a una temperatura en el intervalo de la austenita no recristalizada, en donde el enfriamiento se lleva a cabo de tal manera que en el material laminado antes de la conformación final se impide un posible crecimiento de granos de la austenita y en donde el grado de conformación total en la conformación final asciende a al menos el 30 %; y c) en una tercera etapa de procedimiento, el material laminado se enfría sin recalentamiento hasta una temperatura de mantenimiento en caliente en el intervalo de Ar1 b a Ar1 e alrededor de la temperatura Ar1 y se deja durante un tiempo de mantenimiento en caliente a dicha temperatura de mantenimiento en caliente.Procedure for the continuous manufacture of steel wire or bars, which includes the following process steps: a) in a first process stage, a steel with a weight ratio consisting of 0.02 to 0.65% carbon , more than 0 to 0.15% silicon, 5 from 0.25 to 1.5% manganese, up to 0.035% phosphorus, up to 0.004% sulfur, more than 0 to 0.5% molybdenum, more than 0 to 1.7% chromium, more than 0 to 0.25% copper, up to 0.008% boron, more than 0 to 0.2% nickel, up to 0.25 % of vanadium, more than 0 to 0.026% of aluminum, as well as other additional mixtures customary in steel, is heated to 1,050 to 1,200 ° C, then a first hot forming is carried out by rolling at a temperature above the recrystallization temperature, the degree of total forming in the first hot forming rising to at least 60%; b) in a second process step, the laminated material is cooled below the recrystallization temperature and then a final shaping is carried out at a temperature in the range of the non-recrystallized austenite, where cooling is carried out in such so that in the laminated material before the final conformation a possible growth of austenite grains is prevented and where the degree of total conformation in the final conformation amounts to at least 30%; and c) in a third process step, the laminated material is cooled without overheating to a hot maintenance temperature in the range of Ar1 to Ar1 and around the temperature Ar1 and is left for a hot maintenance time at said temperature of hot maintenance
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Procedimiento para la fabricacion en continuo de acero en alambre o barras Campo tecnicoProcedure for the continuous manufacture of steel wire or bars Technical field
La invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion continua de acero en alambre o barras. Estado de la tecnicaThe invention relates to a process for the continuous manufacture of steel wire or bars. State of the art
En la fabricacion de aceros en alambre o barras existe una necesidad continua de mejorar los procesos que particularmente estan optimizados con respecto a los costes, la logfstica, pero tambien con respecto a las propiedades de los productos. Un planteamiento importante para la optimizacion de los procesos radica en el acortamiento del proceso de produccion, que por ejemplo puede conseguirse mediante el ahorro de tratamientos termicos (vease Ball, J. et al., "Prozessverkurzung durch Einsparung von Warmebehandlungen bei der Herstellung von Draht und Stab", Stahl und Eisen 11(1997) num. 4, pag. 59 - 67). En particular se mostro que mediante una laminacion con temperatura controlada en determinados aceros puede ahorrarse el tratamiento termico para el recocido con cementita esferoidal GKZ o puede obtenerse una estructura de recocido de mejor calidad y que en el caso de ciertos aceros puede omitirse el tratamiento de temple y revenido. El documento "Energy saving production of medium carbon Steel wires with spherical cementite", 22.06.194, da a conocer un procedimiento en el que se procesan aceros con un contenido de carbono medio alto de 0,2 a 0,5 % en peso como sigue: a) inicialmente se lleva a cabo una primera conformacion en caliente mediante laminacion a una temperatura entre Ac3 + 1000 y Ac3, ascendiendo el grado de conformacion total a al menos 50 %; b) despues el material laminado se enfna a una temperatura entre Ac3 + 1000 y Ac3 y se lleva a cabo una segunda conformacion en caliente, ascendiendo el grado de conformacion total a al menos 20 %; c) despues el material laminado se enfna a una temperatura entre Ac3 + 1000 y Ar1 y se lleva a cabo una tercera conformacion en caliente hasta la dimension final, ascendiendo el grado de conformacion total a al menos 25 %; d) finalmente el material laminado se lleva a un horno con una temperatura entre Ac1 y Ac1 - 1000 y allf se mantiene al menos 30 minutos, para despues enfriarse a temperatura ambiente.In the manufacture of steels in wire or bars there is a continuous need to improve processes that are particularly optimized with respect to costs, logistics, but also with respect to the properties of the products. An important approach to process optimization lies in the shortening of the production process, which for example can be achieved by saving thermal treatments (see Ball, J. et al., "Prozessverkurzung durch Einsparung von Warmebehandlungen bei der Herstellung von Draht und Stab ", Stahl und Eisen 11 (1997) num. 4, p. 59-67). In particular, it was shown that by means of a temperature-controlled lamination in certain steels, the thermal treatment for annealing with spherical cementite GKZ can be saved or a better quality annealing structure can be obtained and that in the case of certain steels the quenching treatment can be omitted and tempered. The document "Energy saving production of medium carbon Steel wires with spherical cementite", 22.06.194, discloses a process in which steels with a medium high carbon content of 0.2 to 0.5% by weight are processed as it follows: a) initially a first hot forming is carried out by rolling at a temperature between Ac3 + 1000 and Ac3, the total forming degree rising to at least 50%; b) then the laminated material is cooled at a temperature between Ac3 + 1000 and Ac3 and a second hot forming is carried out, the total forming degree increasing to at least 20%; c) then the laminated material is cooled at a temperature between Ac3 + 1000 and Ar1 and a third hot forming is carried out to the final dimension, the total forming degree increasing to at least 25%; d) finally the laminated material is taken to a furnace with a temperature between Ac1 and Ac1-1000 and there it is kept at least 30 minutes, then cooled to room temperature.
En el documento CN 1088265 A se describe un procedimiento de tipo generico en el que se procesan aceros con un contenido de carbono medio alto de 0,26 a 0,5 % en peso como sigue:In CN 1088265 A a generic type process is described in which steels with a medium high carbon content of 0.26 to 0.5% by weight are processed as follows:
a) inicialmente se lleva a cabo una primera conformacion en caliente mediante laminacion a una temperatura entre Ac3 + 100 °C y Ac3, ascendiendo el grado de conformacion total a al menos 50 %;a) initially a first hot forming is carried out by rolling at a temperature between Ac3 + 100 ° C and Ac3, the total forming degree rising to at least 50%;
b) despues el material laminado se enfna a una temperatura entre Ar3 + 100 °C y Ar3 y se lleva a cabo una segunda conformacion en caliente, ascendiendo el grado de conformacion total a al menos 20 %;b) then the laminated material is cooled at a temperature between Ar3 + 100 ° C and Ar3 and a second hot forming is carried out, the total forming degree increasing to at least 20%;
c) despues el material laminado se enfna a una temperatura entre Ar3 y An y se lleva a cabo una tercera conformacion en caliente hasta la dimension final, ascendiendo el grado de conformacion total a al menos 25 %;c) then the laminated material is cooled at a temperature between Ar3 and An and a third hot forming is carried out to the final dimension, the total forming degree increasing to at least 25%;
d) finalmente el material laminado se lleva a un horno con una temperatura entre Ac1 y Ac1 - 100 °C y allf se mantiene al menos 30 minutos, para despues enfriarse a temperatura ambiente.d) finally the laminated material is taken to an oven with a temperature between Ac1 and Ac1 - 100 ° C and there it is kept at least 30 minutes, then cooled to room temperature.
El procedimiento anterior esta caracterizado porque la conformacion final siempre se realiza en el campo de dos fases y porque despues de la conformacion final siempre es necesario un recalentamiento o en el mejor de los casos un mantenimiento a la temperatura de laminacion final. La transicion para la temperatura de mantenimiento tecnico no se realiza por lo tanto durante el proceso de enfriamiento (cf. transicion de (6) a (7) en la figura 2 del documento CN 1088265 A).The above procedure is characterized in that the final conformation is always carried out in the two-phase field and because after the final conformation a reheating is always necessary or in the best case a maintenance at the final lamination temperature. The transition for the technical maintenance temperature is therefore not carried out during the cooling process (cf. transition from (6) to (7) in Figure 2 of document CN 1088265 A).
Representacion de la invencionRepresentation of the invention
El objetivo de la invencion es indicar un procedimiento mejorado para la fabricacion continua de acero en alambre o barras que permita un buen control de las propiedades de los productos del procedimiento y al mismo tiempo simplifique la direccion del proceso.The aim of the invention is to indicate an improved process for the continuous manufacture of steel wire or bars that allows good control of the properties of the products of the process and at the same time simplifies the direction of the process.
Este objetivo se consigue mediante el procedimiento definido en la reivindicacion 1.This objective is achieved by the procedure defined in claim 1.
El procedimiento de acuerdo con la invencion incluye los siguientes pasos de procedimiento:The procedure according to the invention includes the following procedural steps:
a) en una primera etapa de procedimiento un acero con una proporcion de peso de 0,02 a 0,65 % de carbono y hasta 0,15% de silicio, 0,25 hasta 1,5% de manganeso, hasta 0,035 % de fosforo, hasta 0,004 % de azufre, hasta 0,5 % de molibdeno, hasta 1,7 % de cromo, hasta 0,25 % de cobre, hasta 0,008 % de boro, hasta 0,2 % de mquel y hasta 0,25 % de vanadio asf como mezclas adicionales habituales en el acero se calienta a 1'050 hasta 1'200 °C, a continuacion se lleva a cabo una primera conformacion en caliente mediante laminacion a una temperatura por encima de la temperatura de recristalizacion, ascendiendo el grado de conformacion total en la primera conformacion en caliente a al menos 60 %;a) in a first process stage a steel with a weight ratio of 0.02 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.5% manganese, up to 0.035% of phosphorus, up to 0.004% sulfur, up to 0.5% molybdenum, up to 1.7% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0.25 % of vanadium as well as usual additional mixtures in the steel is heated to 1.050 to 1200 ° C, then a first hot forming is carried out by rolling at a temperature above the recrystallization temperature, the temperature rising. degree of total conformation in the first hot forming at least 60%;
b) en una segunda etapa de procedimiento el material laminado se enfna por debajo de la temperatura deb) in a second process stage the laminated material cools below the temperature of
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recristalizacion y despues se efectua una conformacion final a una temperatura en el intervalo de la austenita no recristalizada, en el que el enfriamiento se lleva a cabo de tal manera que en el material laminado antes de la conformacion final se impide un posible crecimiento de granos de la austenita y el grado de conformacion total en la conformacion final asciende a al menos 30 %; yrecrystallization and then a final conformation is carried out at a temperature in the range of the non-recrystallized austenite, in which the cooling is carried out in such a way that in the laminated material before the final conformation a possible grain growth of the austenite and the degree of total conformation in the final conformation amounts to at least 30%; Y
c) en una tercera etapa de procedimiento el material laminado sin recalentamiento se enfna hasta una temperatura de mantenimiento en caliente predeterminada alrededor de la temperatura Ari y durante un tiempo de mantenimiento en caliente predeterminado se deja a dicha temperatura de mantenimiento en caliente.c) in a third process step the rolled material without reheating is cooled to a predetermined hot maintenance temperature around the Ari temperature and for a predetermined hot maintenance time it is left at said hot maintenance temperature.
Sorprendentemente se hallo que los productos fabricados con el procedimiento de acuerdo con la invencion despues del enfriamiento a temperatura ambiente para una conformacion en frio posterior sin recocido.Surprisingly it was found that the products manufactured with the process according to the invention after cooling to room temperature for a subsequent cold forming without annealing.
Por lo tanto, a diferencia de los procedimientos convencionales no es necesario calentar de nuevo el acero en alambre o barras generado. Ademas se ha descubierto que el tiempo de mantenimiento en caliente que va a aplicarse en la tercera etapa de procedimiento del procedimiento de acuerdo con la invencion es claramente mas corto que la duracion del tratamiento termico posterior en los procedimientos convencionales. Como resultado por lo tanto la duracion de proceso y la cadena de proceso en el procedimiento de acuerdo con la invencion son claramente mas cortos que en los procedimientos convencionales.Therefore, unlike conventional procedures, it is not necessary to reheat the generated wire or bar steel. It has also been found that the hot maintenance time to be applied in the third stage of the process according to the invention is clearly shorter than the duration of the subsequent heat treatment in conventional procedures. As a result, therefore, the duration of the process and the process chain in the process according to the invention are clearly shorter than in conventional procedures.
En oposicion al procedimiento descrito en el documento CN 1088265 A en el procedimiento de acuerdo con la invencion son necesarias solo dos etapas de conformacion en lugar de tres. Con ello se alcanza inicialmente que entre las etapas de conformacion se requiera solamente un unico enfriamiento intermedio controlado en lugar de tales enfriamientos. Esto simplifica el procedimiento y la instalacion necesaria para el mismo. Ademas en el procedimiento de acuerdo con la invencion la transicion a la temperatura de mantenimiento en caliente se realiza directamente durante el proceso de enfriamiento. Un recalentamiento a la temperatura de mantenimiento en caliente por lo tanto no es necesario, lo que permite no solo una simplificacion del proceso, sino tambien un ahorro de energfa.In opposition to the procedure described in document CN 1088265 A in the procedure according to the invention, only two stages of conformation are necessary instead of three. With this, it is initially achieved that only one controlled intermediate cooling is required between the forming steps instead of such cooling. This simplifies the procedure and the installation necessary for it. Also in the process according to the invention the transition to the hot maintenance temperature is performed directly during the cooling process. An overheating at the hot maintenance temperature is therefore not necessary, which allows not only a simplification of the process, but also an energy saving.
En las reivindicaciones dependientes se definen formas de realizacion preferidas del procedimiento.Preferred embodiments of the process are defined in the dependent claims.
En particular el procedimiento de acuerdo con la invencion es adecuado por un lado para aceros con un porcentaje de peso comparativamente bajo de 0,02 a 0,2 % de carbono, asf como hasta 0,25 % de molibdeno y hasta 0,008 % de boro; por otro lado sin embargo es adecuado tambien para aceros con un porcentaje de peso de medio a alto de 0,2 a 0,65% de carbono, asf como 0,25 a 0,50% de molibdeno y hasta 1,7% de cromo. En este caso la temperatura de mantenimiento en caliente puede seleccionarse como se explica a continuacion.In particular, the process according to the invention is suitable on the one hand for steels with a comparatively low weight percentage of 0.02 to 0.2% carbon, as well as up to 0.25% molybdenum and up to 0.008% boron. ; on the other hand, however, it is also suitable for steels with a medium to high weight percentage of 0.2 to 0.65% carbon, as well as 0.25 to 0.50% molybdenum and up to 1.7% of chrome. In this case the hot maintenance temperature can be selected as explained below.
En el caso procedimiento preferido segun la reivindicacion 2 el acero presenta una proporcion de peso de 0,02 a 0,2% de carbono y hasta 0,15% de silicio, 0,25 hasta 1,0% de manganeso, hasta 0,025% de fosforo, hasta 0,004 % de azufre, hasta 0,25 % de molibdeno, hasta 0,1 % de cromo, hasta 0,25 % de cobre, hasta 0,008 % de boro, hasta 0,2% de mquel y hasta 0,1 % de vanadio, situandose la temperatura de mantenimiento en caliente esencialmente en Ar1e.In the preferred method according to claim 2, the steel has a weight ratio of 0.02 to 0.2% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.0% manganese, up to 0.025% phosphorus, up to 0.004% sulfur, up to 0.25% molybdenum, up to 0.1% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0, 1% vanadium, the hot maintenance temperature being essentially at Ar1e.
Por consiguiente el acero en el caso del procedimiento preferido segun la reivindicacion 3 presenta una proporcion de peso de 0,2 a 0,65 % de carbono y hasta 0,15 % de silicio, de 0,25 hasta 1,0 % de manganeso, hasta 0,035 % de fosforo, hasta 0,004 % de azufre, de 0,25 hasta 0,50 % de molibdeno, hasta 1,7 % de cromo, hasta 0,25 % de cobre, hasta 0,2% de mquel y hasta 0,1% de vanadio, situandose la temperatura de mantenimiento en caliente esencialmente en el intervalo de Anb a Ar1e.Accordingly, the steel in the case of the preferred process according to claim 3 has a weight ratio of 0.2 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.0% manganese , up to 0.035% phosphorus, up to 0.004% sulfur, 0.25 to 0.50% molybdenum, up to 1.7% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.2% nickel and up to 0.1% vanadium, the hot maintenance temperature being essentially in the range of Anb to Ar1e.
En este caso Anb y An® designan de manera conocida el comienzo (mdice superior "b") o el final (mdice superior "e") de la transformacion de austenita-perlita en la direccion de enfriamiento (indicando "r" "refroidissement" (enfriamiento)).In this case Anb and An® designate in a known way the beginning (upper index "b") or the end (upper index "e") of the austenite-perlite transformation in the cooling direction (indicating "r" "refroidissement" (cooling)).
Segun una forma de realizacion preferida la conformacion final se lleva a cabo a una temperatura por encima de Ar3. En particular segun la reivindicacion 4 la conformacion final se lleva a cabo en como maximo Ar3 + 60 °C. Por ello el tiempo de mantenimiento en caliente necesario en comparacion con den procedimientos de laminacion conocidos puede bajar aproximadamente a la mitad.According to a preferred embodiment, the final conformation is carried out at a temperature above Ar3. In particular according to claim 4 the final conformation is carried out at a maximum of Ar3 + 60 ° C. Therefore, the hot maintenance time required in comparison to known lamination processes can be reduced by approximately half.
Segun una forma de realizacion adicional la conformacion final se lleva a cabo a una temperatura escasamente por debajo de Ar3. En particular segun la reivindicacion 5 la conformacion final se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de An a Ar3, no siendo la temperatura de conformacion final inferior a 690 °C. Esto permite un acortamiento adicional del tiempo de mantenimiento en caliente necesario hasta aproximadamente un octavo con respecto a los procedimientos de laminacion conocidos.According to a further embodiment, the final conformation is carried out at a temperature barely below Ar3. In particular according to claim 5 the final conformation is carried out at a temperature in the range of An to Ar3, the final forming temperature not being less than 690 ° C. This allows an additional shortening of the necessary hot maintenance time to approximately one eighth with respect to known lamination processes.
Breve descripcion de los dibujosBrief description of the drawings
A continuacion se describen con mas detalle ejemplos de realizacion de la invencion mediante los dibujos, en este caso muestran:Next, examples of embodiment of the invention are described in more detail by means of the drawings, in this case they show:
la figura 1 un dispositivo para la fabricacion continua de acero en alambre o barras, en representacionFigure 1 a device for the continuous manufacture of steel wire or bars, in representation
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la figura 2 la figura 3 la figura 4 la figura 5figure 2 figure 3 figure 4 figure 5
esquematica, en vista en planta;schematic, in plan view;
un perfil de temperatura-tiempo para un procedimiento de laminacion segun el estado de la tecnica;a temperature-time profile for a lamination process according to the state of the art;
un perfil de temperatura-tiempo para una primera forma de realizacion del procedimiento de laminacion de acuerdo con la invencion;a temperature-time profile for a first embodiment of the lamination process according to the invention;
un perfil de temperatura-tiempo para una segunda forma de realizacion del procedimiento de laminacion de acuerdo con la invencion; ya temperature-time profile for a second embodiment of the lamination process according to the invention; Y
estructuras de muestras templadas despues de la ultima pasada en funcion de la temperatura de laminacion final (acero C).Tempered sample structures after the last pass depending on the final lamination temperature (steel C).
Modos de realizacion de la invencionModes of realization of the invention
El dispositivo de laminacion mostrado en la figura 1 presenta medios de avance no representados en detalle para una barra de acero 2 que transporta a esta en una direccion de empuje V a traves del dispositivo. Tal como se explica a continuacion con mas detalle se emplean ciertos grupos constructivos del dispositivo de laminacion solo para ciertas dimensionales finales, o segun la dimension final se asume una cierta funcion del uno o de los demas grupos constructivos. Inicialmente sin embargo se describe en general la operacion de laminacion.The laminating device shown in FIG. 1 has feed means not shown in detail for a steel bar 2 that conveys it in a thrust direction V through the device. As explained in more detail below, certain construction groups of the rolling device are used only for certain final dimensions, or according to the final dimension a certain function of the one or the other construction groups is assumed. Initially, however, the rolling operation is generally described.
Desde un horno 4 con una temperatura de 1'050 a 1'200 °C la barra de acero 2 llega a un primer dispositivo de conformacion en caliente 6, donde tiene lugar una primera conformacion en caliente mediante laminacion a una temperatura por encima de la temperatura de recristalizacion. Segun la dimension final la primera conformacion en caliente se realiza mediante seis a veinte pasadas a una temperatura por encima de 950 °C.From a furnace 4 with a temperature of 1'050 to 1,200 ° C the steel bar 2 reaches a first hot forming device 6, where a first hot forming takes place by rolling at a temperature above the temperature recrystallization temperature. According to the final dimension, the first hot forming is done by six to twenty passes at a temperature above 950 ° C.
A continuacion la barra de acero atraviesa un primer dispositivo de enfriamiento 8 (para acero en barra) o 8a (para alambre), por medio del cual se enfna por debajo de la temperatura de recristalizacion. Despues la barra de acero llega a un segundo dispositivo de conformacion en caliente 10 (para acero en barra) o 10a (para alambre), donde se efectua una conformacion final a una temperatura en el intervalo de la austenita no recristalizada.The steel bar then passes through a first cooling device 8 (for bar steel) or 8a (for wire), by means of which it cools below the recrystallization temperature. Then the steel bar reaches a second hot forming device 10 (for bar steel) or 10a (for wire), where a final conformation is carried out at a temperature in the range of the non-recrystallized austenite.
Finalmente la barra de acero se alimenta opcionalmente a una estacion de alambre 14 o a una estacion de barra 16. Estas estaciones estan equipadas con segundos dispositivos de enfriamiento 18 (para alambre) o 20 (para acero en barra) asf como con dispositivos de mantenimiento tecnico no representados en detalle para el producto de laminacion cortado a medida en forma de anillos de alambre o de barras.Finally, the steel bar is optionally fed to a wire station 14 or a bar station 16. These stations are equipped with second cooling devices 18 (for wire) or 20 (for bar steel) as well as technical maintenance devices not shown in detail for the laminating product cut to size in the form of wire or bar rings.
En la fabricacion de acero en barra se forma el primer dispositivo de laminacion en caliente 6 mediante un primer grupo de caja 22. En el caso del acero en barra comparativamente grueso como primer dispositivo de enfriamiento 8 sirve un enfriamiento con agua 24 directo en la zona del primer grupo de caja 22. Para acero en barra comparativamente delgado como primer dispositivo de enfriamiento 8 se emplea un circuito de espera 26 con enfriamiento continuo 28. En caso necesario pueden emplearse tambien ambas variantes de enfriamiento. El segundo dispositivo de laminacion en caliente 10 puede estar formado como en la disposicion mostrada en este caso mediante un segundo grupo de caja 30 subordinado. A continuacion la barra de material laminado llega a la estacion de barra 16, que como ya se ha mencionado incluye un segundo dispositivo de enfriamiento 20.In the manufacture of bar steel, the first hot rolling device 6 is formed by a first box group 22. In the case of comparatively thick bar steel as the first cooling device 8, direct water cooling 24 serves in the area of the first box group 22. For comparatively thin rod steel as the first cooling device 8, a waiting circuit 26 with continuous cooling 28 is used. If necessary, both cooling variants can also be used. The second hot rolling device 10 may be formed as in the arrangement shown in this case by a second subordinate box group 30. Then the bar of rolled material arrives at the bar station 16, which as already mentioned includes a second cooling device 20.
En la fabricacion de alambre con un diametro de por ejemplo hasta 22 mm el primer dispositivo de laminacion en caliente 6 comprende el primer grupo de caja 22 y el segundo grupo de caja 30, El primer dispositivo de enfriamiento 8a esta configurado en este caso como circuito de espera 32 subordinado que de manera ventajosa comprende un enfriamiento con agua 34. El segundo dispositivo de laminacion en caliente 10a se forma mediante un tercer grupo de caja 36 subordinado. A continuacion la barra de material laminado llega a la estacion de alambre 14, que tal como se menciono incluye un segundo dispositivo de enfriamiento 18.In the manufacture of wire with a diameter of for example up to 22 mm the first hot rolling device 6 comprises the first box group 22 and the second box group 30, The first cooling device 8a is in this case configured as a circuit standby 32 which advantageously comprises cooling with water 34. The second hot rolling device 10a is formed by a third subordinate box group 36. Next, the bar of rolled material arrives at the wire station 14, which as mentioned includes a second cooling device 18.
Las figuras 2 a 4 muestran mediante los perfiles de temperatura-tiempo decisivos una comparacion entre un procedimiento de laminacion conocido previamente (figura 2) y dos variantes del procedimiento de acuerdo con la invencion (figuras 3 y 4).Figures 2 to 4 show, by means of decisive temperature-time profiles, a comparison between a previously known lamination process (figure 2) and two variants of the process according to the invention (figures 3 and 4).
En el caso del procedimiento conocido previamente segun la figura 2 la barra de acero se calienta inicialmente a alrededor de 1'150°C. Despues se lleva a cabo una conformacion en caliente mediante laminacion a una temperatura por encima de 950 °C, lo cual se situa por encima de la temperatura de recristalizacion. En el ejemplo mostrado esto se realiza mediante 6 pasadas. A continuacion, el material laminado, segun la dimension final o estacion de laminacion, se enfna dentro de 5 a 10 s a de 820 a 920 °C y despues con una velocidad de enfriamiento de 0,3 a 1,9°C/s a temperatura ambiente. El producto obtenido de esta manera no es adecuado para el procesamiento posterior en fno, sino que para ello es necesario un tratamiento termico de varias horas. Por ejemplo el producto debe calentarse de nuevo a una temperatura de 680 a 720 °C y mantenerse normalmente por ejemplo durante 14 horas a esta temperatura. El producto tratado posteriormente de este modo puede enfriarse finalmente a temperatura ambiente y esta disponible entonces para el procesamiento adicional en frio.In the case of the previously known procedure according to Figure 2, the steel bar is initially heated to about 1.150 ° C. A hot forming is then carried out by rolling at a temperature above 950 ° C, which is above the recrystallization temperature. In the example shown this is done in 6 passes. Next, the laminated material, according to the final dimension or lamination station, is cooled within 5 to 10 s at 820 to 920 ° C and then with a cooling rate of 0.3 to 1.9 ° C / s at temperature ambient. The product obtained in this way is not suitable for subsequent processing in fno, but for this a thermal treatment of several hours is necessary. For example, the product must be heated again to a temperature of 680 to 720 ° C and normally maintained for example for 14 hours at this temperature. The product subsequently treated in this way can finally be cooled to room temperature and is then available for further cold processing.
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En los procedimientos de las figuras 3 y 4 inicialmente se lleva a cabo una primera conformacion en caliente por encima de la temperatura de recristalizacion, ascendiendo el grado de conformacion en esta etapa de procedimiento a al menos 60 %. A continuacion el material laminado sin embargo - a diferencia del procedimiento anteriormente expuesto de la figura 2 - se enfna inicialmente por debajo de la temperatura de recristalizacion y despues se efectua una conformacion final a una temperatura en el intervalo de la austenita no recristalizada. El grado de conformacion total en la conformacion final asciende a al menos 30 % y se realiza en los ejemplos mostrados mediante dos pasadas. Es esencial que el enfriamiento se lleve a cabo por debajo de la temperatura de recristalizacion de tal manera que en el material laminado antes de la conformacion final no tenga lugar ningun crecimiento de granos de la austenita.In the procedures of Figures 3 and 4 initially a first hot forming is carried out above the recrystallization temperature, the degree of conformation increasing at this process stage to at least 60%. Next, the laminated material, however - unlike the procedure described above in Figure 2 - is initially cooled below the recrystallization temperature and then a final conformation is carried out at a temperature in the range of the non-recrystallized austenite. The degree of total conformation in the final conformation amounts to at least 30% and is carried out in the examples shown by two passes. It is essential that the cooling is carried out below the recrystallization temperature in such a way that no grain growth of the austenite takes place in the laminated material before final shaping.
En la variante de la figura 3 la conformacion final se realiza a una temperatura que se situa por encima de Ar3; en la variante de la figura 4 la temperatura de laminacion final es todavfa mas baja y se situa escasamente por debajo de Ar3 en el intervalo entre Ari y Ar3. Tal como se indica en las figuras 3 y 4 esquematicamente la conformacion final segun estacion de laminacion, dimension o velocidad de laminacion podna provocar un recalentamiento del material de laminacion. Esta circunstancia debe considerarse, es decir debe evitarse que la temperatura suba de nuevo provisionalmente por encima de la temperatura de laminacion final deseada.In the variant of Figure 3 the final conformation is carried out at a temperature that is above Ar3; In the variant of Figure 4 the final lamination temperature is still lower and is barely below Ar3 in the range between Ari and Ar3. As indicated in Figures 3 and 4 schematically, the final conformation according to lamination station, dimension or lamination speed could cause overheating of the lamination material. This circumstance must be considered, that is to say that the temperature must be temporarily raised again above the desired final lamination temperature.
En una tercera etapa de procedimiento el material laminado esencialmente se enfna a la temperatura Ari, por ejemplo a de 680 a 720 °C y despues se deja a esta temperatura de mantenimiento en caliente durante un tiempo de mantenimiento en caliente determinado. Un proceso de recalentamiento por consiguiente no es necesario. Finalmente el producto se enfna a temperatura ambiente.In a third process step the laminated material is essentially cooled to the Ari temperature, for example at 680 to 720 ° C and then left at this hot maintenance temperature for a certain hot maintenance time. A reheating process is therefore not necessary. Finally the product is cooled to room temperature.
El tiempo de mantenimiento en caliente se determina en ensayos previos. Se seleccionad de manera que las propiedades de los productos despues del enfriamiento a temperatura ambiente pueden compararse con aquellas despues de la laminacion convencional y tratamiento termico adicional. Con ello se alcanza que el producto pueda procesarse adicionalmente en fno sin tratamiento termico adicional.Hot maintenance time is determined in previous tests. It was selected so that the properties of the products after cooling to room temperature can be compared with those after conventional lamination and additional heat treatment. This allows the product to be processed further in fno without additional heat treatment.
Tal como se desprende de la comparacion de la figura 3 y 4 mediante la bajada de la temperatura de laminacion final combinada con un proceso de enfriamiento modificado de manera encauzada puede alcanzarse un acortamiento del tiempo de mantenimiento en caliente necesario que en el caso de la figura 3 asciende mas o menos a 7 horas y en el caso de la figura 4 unicamente solo de 2 a 4 horas.As can be seen from the comparison of Figures 3 and 4 by lowering the final laminating temperature combined with a modified cooling process, a shortening of the necessary hot maintenance time can be achieved, which in the case of Figure 3 amounts to about 7 hours and in the case of figure 4 only only 2 to 4 hours.
Se entiende que para el ajuste de las condiciones descritas el dispositivo de laminacion ha de dimensionarse o configurarse de manera correspondiente. En particular las operaciones de enfriamiento controladas se realizan por medio de enfriamientos con agua y dado el caso por medio de circuitos de espera. Ademas segun el tipo y dimension del producto que va a producirse (es decir acero en alambre, acero en barra) se seleccionan diferentes cantidades y posiciones de las cajas de laminacion. El mantenimiento en caliente se realiza- igualmente dependiendo del tipo de producto - en dispositivos de mantenimiento en caliente adecuados.It is understood that for the adjustment of the described conditions the rolling device has to be sized or configured accordingly. In particular, controlled cooling operations are carried out by means of water cooling and, if necessary, by means of waiting circuits. Also, according to the type and size of the product to be produced (ie wire steel, bar steel) different quantities and positions of the rolling boxes are selected. Hot maintenance is also performed - depending on the type of product - in suitable hot maintenance devices.
Fundamentalmente el procedimiento descrito para aceros puede emplearse con una proporcion de peso de 0,02 a 0,65 % de carbono y hasta 0,15 % de silicio, de 0,25 hasta 1,5 % de manganeso, hasta 0,035 % de fosforo, hasta 0,004 % de azufre, hasta 0,5% de molibdeno, hasta 1,7% de cromo, hasta 0,25% de cobre, hasta 0,008 % de boro, hasta 0,2 % de mquel y hasta 0,25 % de vanadio, asf como mezclas adicionales habituales en el acero. Tres ejemplos para tales composiciones se indican en la tabla 1.Fundamentally, the described process for steels can be used with a weight ratio of 0.02 to 0.65% carbon and up to 0.15% silicon, 0.25 to 1.5% manganese, up to 0.035% phosphorus , up to 0.004% sulfur, up to 0.5% molybdenum, up to 1.7% chromium, up to 0.25% copper, up to 0.008% boron, up to 0.2% nickel and up to 0.25% vanadium, as well as usual additional mixtures in steel. Three examples for such compositions are indicated in Table 1.
Tabla 1: composiciones de acero en % en pesoTable 1: Steel compositions in% by weight
- Acero Steel
- C Si Mn P S Ni Cr Mo Al Cu B N C Yes Mn P S Ni Cr Mo Al Cu B N
- A TO
- 0,09 0,08 0,36 0,004 0,005 0,06 0,06 0,008 0,026 0,07 0,011 0.09 0.08 0.36 0.004 0.005 0.06 0.06 0.008 0.026 0.07 0.011
- B B
- 0,21 0,05 0,97 0,005 0,009 0,05 0,03 0,007 0,021 0,08 0,003 0,008 0.21 0.05 0.97 0.005 0.009 0.05 0.03 0.007 0.021 0.08 0.003 0.008
- C C
- 0,43 0,08 0,74 0,005 0,030 0,06 1,07 0,215 0,021 0,08 - 0,009 0.43 0.08 0.74 0.005 0.030 0.06 1.07 0.215 0.021 0.08 - 0.009
EjemplosExamples
Los siguientes ejemplos se llevaron a cabo en una instalacion de ensayos. En todos los casos se respeto el tiempo de tratamiento termico o tiempo de mantenimiento en caliente necesario mmimo determinado en ensayos previos, que lleva a un producto que puede tratarse en fno. Sin embargo, dado que en la instalacion de ensayos no se depositaron al final ningun anillo de alambre o barras largas los tiempos de tratamiento termico necesarios o tiempos de mantenimiento en caliente en los presentes ejemplos son claramente mas cortos que en la instalacion de produccion correspondiente. Por consiguiente los tiempos de tratamiento termico o tiempos de mantenimiento enThe following examples were carried out in a test facility. In all cases, the thermal treatment time or the necessary hot maintenance time, as determined in previous tests, which leads to a product that can be treated in fno, is respected. However, since no wire ring or long bars were deposited in the test installation at the end the necessary heat treatment times or hot maintenance times in the present examples are clearly shorter than in the corresponding production facility. Therefore the heat treatment times or maintenance times in
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caliente indicados a continuacion son aproximadamente en el factor 3,5 mas cortos que en la instalacion de produccion.Hot indicated below are approximately at factor 3.5 shorter than at the production facility.
Ejemplo de comparacion 1 (estado de la tecnica)Comparison example 1 (state of the art)
Un acero con la composicion qmmica "A" segun la tabla 1 se calento a 1'150 °C y a continuacion se lamino en 6 pasadas, ascendiendo el diametro inicial a 38 mm y el diametro final a 17,2 mm. Esto corresponde a un grado de conformacion total de 80 %. En este caso la temperatura de laminacion final se situo en aproximadamente 980 °C. A continuacion el material laminado se enfrio en 6 segundos a de 820 a 960 °C y despues con una velocidad de enfriamiento de 0,3 a 1,9 °C/s (segun la estacion de laminacion) a temperatura ambiente. El producto obtenido de esta manera se sometio a continuacion a un tratamiento termico a 680 °C durante 4 horas.A steel with the chemical composition "A" according to table 1 was heated to 1'150 ° C and then rolled in 6 passes, the initial diameter ascending to 38 mm and the final diameter to 17.2 mm. This corresponds to a total conformation degree of 80%. In this case the final lamination temperature was approximately 980 ° C. The laminated material was then cooled in 6 seconds to 820 to 960 ° C and then with a cooling rate of 0.3 to 1.9 ° C / s (according to the lamination station) at room temperature. The product obtained in this way was then subjected to a thermal treatment at 680 ° C for 4 hours.
Ejemplo 1Example 1
Un acero con la misma composicion que en el ejemplo de comparacion 1 se calento a 1'150 °C y a continuacion se lamino en 4 pasadas, ascendiendo el diametro inicial a 38 mm y el diametro final a 23,8.A steel with the same composition as in comparison example 1 was heated to 1'150 ° C and then rolled in 4 passes, the initial diameter ascending to 38 mm and the final diameter to 23.8.
Esto corresponde a un grado de conformacion total en la primera conformacion en caliente de 60 %. En este caso la temperatura se situaba tras la 4a pasada en aproximadamente 1'020 °C. A continuacion el material laminado se lamino tras un enfriamiento intensivo en 13 segundos en 4 pasadas adicionales de 23,8 a 17,2 mm. Esto corresponde a un grado de conformacion total en la conformacion final de 47 %. En este caso la temperatura de laminacion final era de 880 °C, lo cual se situa aproximadamente a 20 °C por encima de Ar3. Despues de la ultima pasada el material laminado se enfrio en 6 segundos a 680 °C, lo que corresponde esencialmente a Ar-i® y se dejo durante 2 horas a esta temperaturaThis corresponds to a degree of total conformation in the first hot conformation of 60%. In this case the temperature was after the 4th pass at approximately 1.020 ° C. Then the laminated material was laminated after intensive cooling in 13 seconds in 4 additional passes of 23.8 to 17.2 mm. This corresponds to a degree of total conformation in the final conformation of 47%. In this case the final lamination temperature was 880 ° C, which is approximately 20 ° C above Ar3. After the last pass the laminated material was cooled in 6 seconds to 680 ° C, which essentially corresponds to Ar-i® and was left for 2 hours at this temperature
Ejemplo 2Example 2
Un acero con la misma composicion que en el ejemplo de comparacion 1 se calento a 1'150 °C y a continuacion se lamino en 4 pasadas, ascendiendo el diametro inicial a 38 mm y el diametro final a 23,8 mm.A steel with the same composition as in comparison example 1 was heated to 1'150 ° C and then rolled in 4 passes, the initial diameter ascending to 38 mm and the final diameter to 23.8 mm.
En este caso la temperatura tras la 4a pasada se situo en aproximadamente 1'020 °C. A continuacion el material laminado tras un enfriamiento intensivo en 13 segundos se lamino en 2 pasadas adicionales de 23,8 a 17.2 mm. La temperatura de laminacion final era de 850 °C lo que se situa escasamente aproximadamente a 10 °C por debajo de Ar3. Despues de la ultima pasada el material laminado se enfrio en 6 segundos a 680 °C lo que corresponde esencialmente a Ar-ie, y se dejo durante 1 hora a esta temperatura.In this case, the temperature after the 4th pass was approximately 1.020 ° C. Then the laminated material after intensive cooling in 13 seconds was laminated in 2 additional passes of 23.8 to 17.2 mm. The final lamination temperature was 850 ° C, which is barely approximately 10 ° C below Ar3. After the last pass, the laminated material was cooled in 6 seconds at 680 ° C, which essentially corresponds to Ar-ie, and was left for 1 hour at this temperature.
Las propiedades mecanicas de los productos laminados de acero A se reunen en la tabla 2. Puede distinguirse claramente que mediante conformacion final encauzada en Ar3combinada con un enfriamiento controlado en Ar1 sin recalentamiento previo y el mantenimiento a esta temperatura puede alcanzarse un nivel de propiedad que puede compararse con el de despues de la conformacion convencional seguido de tratamiento termico costoso. En este caso pudo reducirse el tiempo de mantenimiento en caliente a la mitad hasta un cuarto de la duracion de recocido habitual. El producto puede en este estado puede procesarse en frio.The mechanical properties of rolled steel products A are shown in Table 2. It can be clearly distinguished that by final shaping channeled in Ar3 combined with controlled cooling in Ar1 without prior reheating and maintenance at this temperature a level of property can be reached that can compare with that after the conventional conformation followed by expensive thermal treatment. In this case, the hot maintenance time could be reduced by half to a quarter of the usual annealing duration. The product can in this state can be processed cold.
Tabla 2: Propiedades mecanicas de los productos laminados de acero ATable 2: Mechanical properties of rolled steel products A
- Ejemplo de comparacion 1 Ejemplo 1 Ejemplo 2 Comparison example 1 Example 1 Example 2
- Resistencia a la traccion Rm [MPa] Tensile strength Rm [MPa]
- 375 395 392 375 395 392
- Estriccion de rotura Z [ %] Breaking Strict Z [%]
- 76,0 75,8 74,2 76.0 75.8 74.2
Ejemplo de comparacion 2 (estado de la tecnica)Comparison example 2 (state of the art)
Un acero con la composicion qmmica "C" segun la tabla 1 se calento a 1'150 °C y a continuacion se lamino en 6 pasadas, ascendiendo el diametro inicial a 38 mm y el diametro final a 17,2 mm. Esto corresponde a un grado de conformacion total de 80 %. En este caso la temperatura de laminacion final era de aproximadamente 980 °C. A continuacion el material laminado se enfrio en 5 segundos a aproximadamente de 820 a 970 °C, y despues con una velocidad de enfriamiento de 0,3 a 1,9°C/s a temperatura ambiente. El producto obtenido de esta manera se sometio a continuacion a un tratamiento termico a 680 °C durante 4 horas.A steel with the chemical composition "C" according to table 1 was heated to 1'150 ° C and then rolled in 6 passes, ascending the initial diameter to 38 mm and the final diameter to 17.2 mm. This corresponds to a total conformation degree of 80%. In this case the final lamination temperature was approximately 980 ° C. The laminated material was then cooled in 5 seconds to approximately 820 to 970 ° C, and then with a cooling rate of 0.3 to 1.9 ° C / s at room temperature. The product obtained in this way was then subjected to a thermal treatment at 680 ° C for 4 hours.
Ejemplo 3Example 3
Un acero con la misma composicion como en el ejemplo de comparacion 2 se calento a 1'150 °C y a continuacion se lamino en 4 pasadas, ascendiendo el diametro inicial a 38 mm y el diametro final a 23,8 mm. Esto corresponde a un grado de conformacion total en la primera conformacion en caliente de 60 %. En este caso la temperatura tras la 4a pasada era de aproximadamente 1'020 °C. A continuacion el material laminado tras un enfriamiento intensivo en 13 segundos se lamino en 2 pasadas adicionales de 23,8 a 17,2 mm. Esto corresponde a un grado de conformacion total en la conformacion final de 47 %. En este caso la temperatura de laminacion final ascendfa a 800 °C, lo que se situaba por encima de Ar3. Despues de la ultima pasada el material laminado se enfrio en 6 segundos a 680 °C, loA steel with the same composition as in comparison example 2 was heated to 1'150 ° C and then rolled in 4 passes, the initial diameter ascending to 38 mm and the final diameter to 23.8 mm. This corresponds to a degree of total conformation in the first hot conformation of 60%. In this case the temperature after the 4th pass was approximately 1.020 ° C. Then the laminated material after intensive cooling in 13 seconds was rolled in 2 additional passes of 23.8 to 17.2 mm. This corresponds to a degree of total conformation in the final conformation of 47%. In this case the final lamination temperature amounted to 800 ° C, which was above Ar3. After the last pass the laminated material cooled in 6 seconds at 680 ° C,
cual se situa entre Arib y Arie, y se dejo durante 2 horas a esta temperatura.which is located between Arib and Arie, and left for 2 hours at this temperature.
Ejemplo 4Example 4
Un acero con la misma composicion que en el ejemplo de comparacion 2 se calento a 1'150 °C y a continuacion se lamino en 4 pasadas, ascendiendo el diametro inicial a 38 mm y el diametro final a 23,8 mm. En este caso laA steel with the same composition as in comparison example 2 was heated to 1'150 ° C and then rolled in 4 passes, the initial diameter ascending to 38 mm and the final diameter to 23.8 mm. In this case the
5 temperatura tras la 4a pasada era de aproximadamente 1'020 °C. A continuacion el material laminado tras un5 temperature after the 4th pass was approximately 1.020 ° C. Then the laminated material after a
enfriamiento intensivo en 13 segundos se lamino en 2 pasadas adicionales de 23,8 a 17,2 mm. La temperatura de laminacion final era de 690 °C, lo cual se situa por debajo de Ar3. Despues de la ultima pasada el material laminado se enfrio en 6 segundos a 680 °C, lo cual se situa entre Ar-ib y Ar-i® y se dejo durante 0,5 horas a esta temperatura.Intensive cooling in 13 seconds was rolled in 2 additional passes of 23.8 to 17.2 mm. The final lamination temperature was 690 ° C, which is below Ar3. After the last pass the laminated material was cooled in 6 seconds at 680 ° C, which is located between Ar-ib and Ar-i® and left for 0.5 hours at this temperature.
La figura 5 representa la estructura de muestras templadas despues de la ultima pasada en funcion de laFigure 5 represents the structure of tempered samples after the last pass in function of the
10 temperatura final de laminacion. Puede verse que la conformacion final en el ejemplo de comparacion 2 (vease la10 final lamination temperature. It can be seen that the final conformation in comparison example 2 (see the
figura 5a) y en el ejemplo 3 (vease la figura 5b) tuvo lugar en la austenita metaestable. Por consiguiente esta seFigure 5a) and in Example 3 (see Figure 5b) it took place in the metastable austenite. Therefore this is
realizo en el ejemplo 4 (vease la figura 5c) en el campo de dos fases (y-a).I perform in example 4 (see Figure 5c) in the two-phase field (y-a).
Las propiedades mecanicas de los productos laminados de acero C estan reunidas en la tabla 3.The mechanical properties of rolled steel products C are listed in table 3.
Tabla 3: propiedades mecanicas de los productos laminados de acero CTable 3: Mechanical properties of rolled steel products C
- Ejemplo de comparacion 2 Ejemplo 3 Ejemplo 4 Comparison example 2 Example 3 Example 4
- Resistencia a la traccion RM[MPa] Tensile strength RM [MPa]
- 695 685 695 695 685 695
- Estriccion de rotura Z [ %] Breaking Strict Z [%]
- 60,9 56,6 57,7 60.9 56.6 57.7
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Consideraciones finalesFinal considerations
Las mediciones comparadas anteriores muestran que la laminacion continua con ajuste encauzado de la temperatura de laminacion final en Ar3 combinada con un proceso de enfriamiento modificado de manera encauzada y una temperatura de mantenimiento en caliente seleccionada de manera encauzada lleva a productos cuyas 20 propiedades mecanicas pueden compararse con las de un tratamiento termico convencional. En particular los productos pueden tratarse adicionalmente en fno sin tratamiento de recocido.The previous comparative measurements show that continuous lamination with channeled adjustment of the final lamination temperature in Ar3 combined with a channeled modified cooling process and a selected hot maintenance temperature channeled leads to products whose 20 mechanical properties can be compared with those of a conventional thermal treatment. In particular the products can be further treated in fno without annealing treatment.
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2007
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