JP4214129B2 - Pouring equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造用金型に充填する溶湯を貯留するとともに傾動手段に傾動自在に支持された鋳造用取鍋と、該鋳造用取鍋から溶湯を受ける注湯鍋とを有する注湯装置に関する。 The present invention relates to a pouring device having a casting ladle that stores molten metal to be filled in a casting mold and is tiltably supported by a tilting means, and a pouring pot that receives molten metal from the casting ladle.
一般的な鋳造用取鍋1の概略縦断面図を図8に示す。この鋳造用取鍋1は、底面から傾斜して立ち上がった後方壁部2及び前方壁部3を有するとともに、上方が開口している。また、後方壁部2及び前方壁部3には側方壁部4が延在し、この側方壁部4同士には、スラグトラップ板5が橋架されている。なお、鋳造用取鍋1は、図示しない傾動手段によって傾動自在に支持されている。
A schematic longitudinal sectional view of a
以下、鋳鉄の溶湯を用いて鋳造作業を行い、且つ球状化剤であるMgを添加剤6として使用する場合を例として説明する。添加剤6(Mg)は、後方側壁部に近接して収容されている。Mgは溶湯への溶解量が良好であるとはいい難く、このため、過剰量が用いられる。
Hereinafter, a case where casting is performed using a cast iron melt and Mg as a spheroidizing agent is used as the
この種の鋳造用取鍋1を使用して鋳造を行うに際しては、先ず、開口上方から添加剤6を避けるようにして溶湯Lが導入される。この際、Mgの多くは溶湯Lに溶解するものの、一部は残留し、図9に示すスラグSとなって溶湯Lの液面に浮遊する。
When casting using this type of
次に、図9に示すように、鋳造用取鍋1が前記傾動手段の作用下に等速で傾動され、これにより、開口した上部から溶湯Lが注湯鍋7に移液される。
Next, as shown in FIG. 9, the ladle for
注湯鍋7の下端部には樋部8が設けられており、この樋部8が鋳造用金型9のランナ10に挿入されている。注湯鍋7に移液された溶湯Lは、該ランナ10を通過してキャビティに到達する。なお、樋部8をランナ10に挿入する必要は特にない。すなわち、樋部8をランナ10の上方に所定間隔で離間して配設するようにしてもよい。
At the lower end of the
この際、鋳造用取鍋1においては、溶湯Lの液面に浮遊したスラグSがスラグトラップ板5に堰止される。しかしながら、スラグSの一部がスラグトラップ板5の下端部を回避して出湯口に到達することがある。このような事態が生じると、鋳造用取鍋1からの溶湯Lの出湯速度を所定範囲内に維持することが困難となるとともに、スラグSが鋳造用金型9のキャビティに溶湯Lとともに導入されるので、いわゆるガス欠陥や、スラグSが凝集したいわゆる異物噛が鋳造製品に発生する原因となる。
At this time, in the
このような不具合を回避するべく、特許文献1には、溶解炉からの溶湯を受け入れ、且つ注湯鍋に溶湯を直接移液するための取鍋が提案されている。
In order to avoid such a problem,
また、特許文献2には、添加剤をカプセルに封入し、溶湯内で添加剤をカプセルごと溶解することが提案されている。
ところで、溶湯の注湯鍋への移液が行われている最中、樋部において、溶湯の一部が固化することがある。この場合、樋部の内径が小さくなるので、樋部における溶湯の通過速度が減少し、このために鋳造作業の効率が低下してしまう。 By the way, while the molten metal is being transferred to the pouring pan, a part of the molten metal may solidify in the buttock. In this case, since the inner diameter of the flange portion is reduced, the passing speed of the molten metal in the flange portion is reduced, and thus the efficiency of the casting operation is reduced.
また、この場合、キャビティへの単位時間当たりの溶湯充填量が低下することに起因して、鋳造製品の品質が低下することがある。このような不具合を解消する技術は、これまでのところ知られていない。 Further, in this case, the quality of the cast product may be deteriorated due to a decrease in the filling amount of the molten metal per unit time into the cavity. To date, no technology has been known to solve such problems.
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、キャビティへの単位時間当たりの溶湯充填量を所定の範囲内に制御することが可能であり、このために良好な品質の鋳造製品を得ることが可能な注湯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to control the amount of molten metal filled in the cavity per unit time within a predetermined range. It aims at providing the pouring apparatus which can be obtained.
前記の目的を達成するために、本発明に係る注湯装置は、鋳造用金型に充填する溶湯を貯留するとともに、傾動手段に傾動自在に支持された鋳造用取鍋と、
前記鋳造用取鍋から導出された溶湯を受けて鋳造用金型のランナに導入するための注湯鍋と、
前記鋳造用取鍋内の溶湯の単位時間当たりの重量変化量を測定する重量測定手段と、
前記重量変化量に基づいて前記鋳造用取鍋からの溶湯の導出流量を算出する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記導出流量が予め設定された設定流量を超える場合には前記鋳造用取鍋の傾動角度を減じ、設定流量未満の場合には前記鋳造用取鍋の傾動角度を増すことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a pouring device according to the present invention stores a molten metal to be filled in a casting mold and is supported by a tilting means so as to be tiltable, and a ladle for casting.
A pouring pan for receiving the molten metal derived from the casting ladle and introducing it into the runner of the casting mold;
A weight measuring means for measuring a weight change amount per unit time of the molten metal in the casting ladle;
Control means for calculating a flow rate of the molten metal from the ladle for casting based on the amount of change in weight;
Have
The control means reduces the tilt angle of the casting ladle when the derived flow rate exceeds a preset set flow rate, and increases the tilt angle of the casting ladle when the flow rate is less than the set flow rate. Features.
すなわち、本発明においては、制御手段が溶湯の導出流量をモニタリングしており、モニタリングされた導出流量が予め設定された所定の流量範囲外となった場合、導出流量を所定の流量範囲内に復帰させるべく、鋳造用取鍋の傾動角度が変更される。これにより注湯鍋が受ける溶湯の流量が所定の流量範囲内となるので、鋳造用金型への単位時間当たりの充填溶湯量を所定の範囲内とすることができる。このため、良好な品質の鋳造製品を得ることができる。 That is, in the present invention, the control means monitors the derived flow rate of the molten metal, and if the monitored derived flow rate is outside the predetermined flow range set in advance, the derived flow rate is returned to the predetermined flow range. In order to do this, the tilt angle of the ladle for casting is changed. Thereby, since the flow rate of the molten metal received by the pouring pan falls within a predetermined flow range, the amount of molten metal per unit time to the casting mold can be set within the predetermined range. For this reason, a cast product of good quality can be obtained.
前記注湯装置は、注湯鍋内の溶湯の単位時間当たりの重量変化量を測定する重量測定手段をさらに有する。すなわち、前記制御手段は、前記鋳造用取鍋内の溶湯の単位時間当たりの重量変化量と、前記注湯鍋内の溶湯の単位時間当たりの重量変化量とに基づいて、前記注湯鍋からの溶湯の導出流量を算出して、前記導出流量が予め設定された設定流量を超える場合には前記鋳造用取鍋の傾動角度を減じ、設定流量未満の場合には前記鋳造用取鍋の傾動角度を増す。 The pouring device further includes weight measuring means for measuring a weight change amount per unit time of the molten metal in the pouring pan . That is , the control means is based on the weight change amount per unit time of the molten metal in the casting ladle and the weight change amount per unit time of the molten metal in the pouring pan. When the derived flow rate exceeds a preset set flow rate, the tilt angle of the casting ladle is reduced, and when the derived flow rate is less than the set flow rate, the tilt angle of the casting ladle is decreased. Increase.
このように、2つの重量変化量を測定することにより、キャビティへの単位時間当たりの充填溶湯量を一層精度よく制御することができる。従って、鋳造製品の品質がさらに向上する。 Thus, by measuring the two weight change amounts, it is possible to control the amount of molten metal per unit time into the cavity more accurately. Therefore, the quality of the cast product is further improved.
本発明によれば、少なくとも鋳造用取鍋から導出される溶湯の導出流量を測定し、この導出流量が制御手段に予め設定された所定の範囲内となるように、鋳造用取鍋の傾動角度を変更するようにしている。このため、鋳造用金型のキャビティへの単位時間当たりの溶湯充填量を所定の範囲内に制御することが可能となるので、良好な品質の鋳造製品を容易に得ることができる。 According to the present invention, the tilting angle of the casting ladle is measured so that at least the derived flow rate of the molten metal derived from the casting ladle is measured and the derived flow rate is within a predetermined range preset in the control means. To change. For this reason, since it becomes possible to control the molten metal filling amount per unit time into the cavity of the casting mold within a predetermined range, it is possible to easily obtain a cast product of good quality.
以下、本発明に係る注湯装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Preferred embodiments of the pouring device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態に係る注湯装置18を構成する鋳造用取鍋20の概略縦断面図である。図2に示すように、この鋳造用取鍋20は、断面略円形状の中空円柱体であり、一方の底面20aから他方の底面20bへ向かう高さ方向が水平方向に沿うように配置されている。このため、鋳造用取鍋20は、両底面20a、20bを側方壁部とし、一方の側方壁部20aから他方の側方壁部20bにかけて側周壁20cが橋架された形態となっている。そして、鋳造用取鍋20には、両側方壁部20a、20b及び側周壁20cの一部を円弧状に切り欠いて、受湯口22が設けられている。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a
鋳造用取鍋20の両側方壁部20a、20bの略中心には回転軸24が通されており、この回転軸24は、図示しない傾動手段によって回転自在に軸支されている。さらに、回転軸24は、両側方壁部20a、20bの直径方向に沿って延在する支承部材26に支持されている。この支承部材26は第1ロードセル28に載置されており、従って、該第1ロードセル28には、支承部材26、鋳造用取鍋20、溶湯Lの合計重量が負荷として加わる。
A rotating
鋳造用取鍋20の内部には、一方の側方壁部20aから他方の側方壁部20bにかけてスラグトラップ板30及びポケット部用板32が橋架されており、この中のポケット部用板32は、側周壁20cにも接合されている。また、これらスラグトラップ板30及びポケット部用板32における側周壁20cに臨む端部は、側方壁部20a、20bの直径方向に対して平行に延在している。
Inside the
そして、側周壁20cの一部が切り欠かれることにより出湯口34が設けられ、この出湯口34近傍には、溶湯Lを案内するための長尺な案内樋部材36が固定されている。出湯口34は、スラグトラップ板30における回転軸24を臨む側の端面から仮想的な延長線を引いたときに該延長線よりも案内樋部材36側に近接する位置に形成されている。なお、案内樋部材36は、出湯口34の少なくとも開口下方に設ければよいが、出湯口34の開口全体を囲繞するように設けるようにしてもよい。
And the
注湯装置18は、さらに、注湯鍋38を具備する。この注湯鍋38は、傾斜して開口した溶湯受部40と、該溶湯受部40の下端面に突出形成された樋部42とを有する。
The
注湯鍋38は、樋部42が鋳造用金型44のランナ46に挿入されない位置で、支承部材48を介して第2ロードセル50に支持されている。すなわち、第2ロードセル50には、支承部材48、注湯鍋38、溶湯Lの合計重量が負荷として加わる(図5参照)。
The pouring
以上の構成において、前記傾動手段、第1ロードセル28及び第2ロードセル50は、図示しない制御回路に電気的に接続されている。
In the above configuration, the tilting means, the
本実施の形態に係る注湯装置18は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、鋳鉄の溶湯Lを用いて鋳造作業を行う場合を例示して説明する。
The pouring
本実施の形態においては、先ず、ポケット部用板32の上端面に、Mg等の球状化剤や接種剤を含む添加剤6が収容される。すなわち、ポケット部用板32は、溶湯Lが導入される部位と添加剤6が収容される部位(ポケット部52)を隔離するための隔離板として機能する。
In the present embodiment, first, an
次いで、溶解炉からの鋳鉄の溶湯Lが、受湯口22からポケット部52を避けるようにして導入される。この際、出湯口34は斜め上方を向いているので、溶湯Lが出湯口34から漏洩することはない。また、ポケット用部板が存在するため、この時点で添加剤6が溶湯Lに接触することはない。
Next, cast iron melt L from the melting furnace is introduced from the
次いで、図3に示すように、前記傾動手段の作用下に、鋳造用取鍋20が回転軸24を回転中心として傾動する。35°〜45°程度傾動させれば、スラグトラップ板30及びポケット部用板32が鉛直方向に沿って延在する状態となる。そして、添加剤6が溶湯Lに接触し、これにより、溶湯Lに対して接種処理と球状化処理とが溶湯Lの深部で施される。
Next, as shown in FIG. 3, the casting
溶湯Lに添加剤6が接触すると、スラグSが発生することがある。スラグSが発生した場合には、図3に示すように、このスラグSの大多数が溶湯Lの液面に浮遊するまで若干の間待機する。この際、スラグトラップ板30まで移動したスラグSは、該スラグトラップ板30の表面に付着して捕集される。
When the additive 6 contacts the molten metal L, slag S may be generated. When the slag S is generated, it waits for a while until the majority of the slag S floats on the liquid surface of the molten metal L as shown in FIG. At this time, the slag S that has moved to the
その後、鋳造用取鍋20は、図4に示すように、出湯口34が注湯鍋38に接近するように、上記とは逆方向に高速で傾動される。このとき、スラグトラップ板30によって溶湯Lの表面が傾動方向とは逆方向に撹拌され、これにより、鋳造用取鍋20の側周壁20cから内方(スラグトラップ板30側)に向かう溶湯Lの流れが生じる。これに伴い、スラグSが側周壁20c側からスラグトラップ板30側に流れる。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the casting
鋳造用取鍋20を50°〜60°傾動させると、図5に示すように、スラグトラップ板30の上端面が略水平方向に延在した状態となる。そして、この際、出湯口34がスラグトラップ板30の上端面直下に位置することになり、溶湯Lが案内樋部材36に案内されながら注湯鍋38の溶湯受部40に移液される。
When the ladle for casting 20 is tilted by 50 ° to 60 °, the upper end surface of the
この移液の際、図5に示すように、出湯口34が溶湯Lの液面よりも下方であり、しかも、スラグSが液面に浮上しているので、スラグSが混じっていない下方の溶湯Lが出湯口34から導出される。また、溶湯Lの液面が下降する際にスラグトラップ板30の上端面にスラグSが付着し、これにより、スラグSが捕集される。
At the time of this liquid transfer, as shown in FIG. 5, the
すなわち、本実施の形態においては、スラグSが浮遊した液面よりも下方から溶湯Lを導出するようにしている。このため、スラグSが注湯鍋38、ひいては鋳造用金型44のキャビティに移されることを回避することができ、結局、鋳造製品にガス欠陥や異物噛が発生することを回避することができる。すなわち、鋳造製品の品質を向上することができる。
That is, in the present embodiment, the molten metal L is led out from below the liquid surface where the slag S floats. For this reason, it is possible to avoid the slag S from being transferred to the pouring
溶湯Lの注湯鍋38への移液が続行されると、樋部42において、溶湯Lの一部が固化することがある。この場合、樋部42の内径が小さくなるので、樋部42における溶湯Lの通過速度が減少し、このために鋳造作業の効率が低下してしまうとともに、鋳造製品の品質が低下することがある。
When the transfer of the molten metal L to the pouring
従って、鋳造作業に際しては、溶湯Lの通過速度、ひいては鋳造用金型44のキャビティへの充填速度が所定の範囲内であることが望ましい。そこで、本実施の形態においては、前記制御回路で鋳造用取鍋20の傾動角度及び傾動角速度を制御するようにしている。
Therefore, during the casting operation, it is desirable that the passing speed of the molten metal L, and hence the filling speed into the cavity of the casting
具体的には、前記制御回路は、第1ロードセル28によって測定される溶湯Lの重量に基づき、出湯口34から導出される溶湯Lの単位時間当たりの重量変化量を算出し、この重量変化量を、該溶湯Lの出湯口34からの導出流量としてモニタリングする。その一方で、前記制御回路は、注湯鍋38を支持する第2ロードセル50に測定された重量に基づき、樋部42から導出される溶湯Lの単位時間当たりの重量変化量を算出する。この重量変化量を、該溶湯Lの樋部42からの導出流量としてモニタリングする。
Specifically, the control circuit calculates a weight change amount per unit time of the molten metal L derived from the
ここで、本発明者は、モニタリングの初期段階、すなわち、溶湯Lが出湯口34、溶湯受部40を通過して樋部42からはじめて導出される際、次式(1)が成立する場合、最終的に得られる鋳造品の品質が低下することがないことを見出した。
出湯口34における溶湯Lの導出流量>樋部42における溶湯Lの導出流量…(1)
Here, the present inventor is in the initial stage of monitoring, that is, when the molten metal L is first derived from the
Derived flow rate of the molten metal L at the
従って、本実施の形態においては、出湯口34から溶湯Lが導出された時点から所定の時間が経過するまで、上記式(1)を満足するように、樋部42からの溶湯Lの導出流量を制御する。換言すれば、制御回路は、式(1)に反する場合、すなわち、樋部42における溶湯Lの導出流量が出湯口34における溶湯Lの導出流量以上となった場合、鋳造用取鍋20の傾動角度を増加させる。
Therefore, in the present embodiment, the flow rate of the molten metal L from the
注湯鍋38に滞留する溶湯Lの単位時間当たりの重量変化量は、出湯口34からの導出流量と、樋部42からの導出流量との差として求められる。すなわち、これら2つの導出流量が同一であれば、注湯鍋38における溶湯Lの単位時間当たりの重量変化量は0であり、このとき、制御回路は、「注湯鍋38に溶湯Lは滞留していない」と判断する。
The amount of change in weight per unit time of the molten metal L staying in the pouring
これに対し、上記したように樋部42で溶湯Lが固化した場合等は、樋部42からの導出流量が減少する。これに伴い、注湯鍋38における溶湯Lの単位時間当たりの重量変化量が上昇する。この際、制御回路は、「注湯鍋38に溶湯Lが滞留している」と判断する。
On the other hand, when the molten metal L is solidified in the
このように判断した場合、制御回路は、前記傾動手段に対して制御信号を発し、この制御信号によって、図6に示すように、鋳造用取鍋20をさらに傾動させる。その結果、注湯鍋38の溶湯受部40に移液される溶湯Lの量が増し、溶湯受部40における溶湯Lの液面が上昇する。すなわち、液面高Hがα方向に向かう。これに伴い溶湯Lの自重が増加し、これにより樋部42における導出流量が増加する。
In this case, the control circuit issues a control signal to the tilting means, and further tilts the casting
樋部42からの溶湯Lの導出流量が増加すると、この導出流量が、出湯口34における溶湯Lの導出流量に近づく。これをそのまま放置すれば、最終的に上記式(1)の関係を満たさなくなる。
When the derived flow rate of the molten metal L from the
そこで、制御回路は、樋部42からの導出流量をモニタリングし、該導出流量が予め設定された設定流量を上回った場合、換言すれば、注湯鍋38における溶湯Lの滞留量が所定量以下となった場合、傾動手段に制御信号を発して鋳造用取鍋20の傾動角度を減じ、溶湯受部40への導出流量を制限する。
Therefore, the control circuit monitors the flow rate derived from the
一方、出湯口34からの導出流量が樋部42からの導出流量に比して小さい場合、制御回路は、「過剰量の溶湯Lが導出されている」と判断する。この場合、制御回路は、前記傾動手段に対して制御信号を発して鋳造用取鍋20の傾動角度を減じ、溶湯受部40への導出流量を低下させる。これにより注湯鍋38の溶湯受部40に移液される溶湯Lの量が減少するので、溶湯受部40における溶湯Lの液面が下降する。すなわち、液面高Hがβ方向に向かう。その結果、溶湯Lの自重が低下するので、樋部42における導出流量が減少する。
On the other hand, when the flow rate derived from the
樋部42からの溶湯Lの導出流量が減少すると、注湯鍋38における溶湯Lの滞留量が過度に大きくなる。そこで、制御回路は、この際の導出流量をモニタリングし、導出流量が予め設定された設定流量を下回った場合、換言すれば、注湯鍋38における溶湯Lの滞留量が所定量を超えた場合、傾動手段に制御信号を発して鋳造用取鍋20の傾動角度を増し、溶湯受部40への導出流量を増加する。なお、第2ロードセル50での測定重量に基づいて、注湯鍋38から溶湯Lが漏出するまで間近いと判断された場合、鋳造用取鍋20の傾動を減じることはいうまでもない。
When the flow rate of the molten metal L from the
以上から諒解されるように、樋部42から溶湯受部40に至る溶湯Lの液面高を上下させることにより、樋部42における導出流量を制御することができる。
As can be understood from the above, the flow rate at the
このように、本実施の形態によれば、第1ロードセル28と第2ロードセル50で重量を測定するとともに、制御回路によって溶湯Lの流量を制御するようにしている。このため、鋳造用金型44への溶湯Lの充填速度を所定の範囲内に制御することができるので、鋳造製品の品質が向上する。
Thus, according to the present embodiment, the weight is measured by the
鋳造用取鍋20は、図7に示すように、溶湯Lの全量が導出される位置まで傾動される。溶湯Lは、鋳造用金型44のキャビティに充填され、その後、この溶湯Lを冷却固化することによって、鋳造製品が得られるに至る。
As shown in FIG. 7, the ladle for casting 20 is tilted to a position where the entire amount of the molten metal L is derived. The molten metal L is filled in the cavity of the casting
なお、上記した実施の形態においては、鋳造用取鍋20の形状を中空円柱体としたが、特にこれに限定されるものではなく、略球体等、その他の形状であってもよい。
In the embodiment described above, the shape of the casting
また、溶湯L及び添加剤6として鋳鉄、Mgをそれぞれ使用するようにしているが、本発明は、鋳造用取鍋20中でスラグSが発生する環境下であればよいことはいうまでもない。
Further, although cast iron and Mg are used as the molten metal L and the
さらに、第1ロードセル28のみを設置して鋳造用取鍋20から導出される溶湯の導出流量のみを測定し、この測定結果に基づいて鋳造用取鍋20の傾動角度を変更するようにしてもよい。
Furthermore, only the
1、20…鋳造用取鍋 5、30…スラグトラップ板
6…添加剤 7、38…注湯鍋
8、42…樋部 9、44…鋳造用金型
18…注湯装置 22…受湯口
24…回転軸 28、50…ロードセル
32…ポケット部用板 34…出湯口
36…案内樋部材 40…溶湯受部
52…ポケット部 S…スラグ
L…溶湯
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記鋳造用取鍋から導出された溶湯を受けて鋳造用金型のランナに導入するための注湯鍋と、
前記鋳造用取鍋内の溶湯の単位時間当たりの重量変化量を測定する重量測定手段と、
前記重量変化量に基づいて前記鋳造用取鍋からの溶湯の導出流量を算出する制御手段と、
前記注湯鍋内の溶湯の単位時間当たりの重量変化量を測定する重量測定手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記鋳造用取鍋内の溶湯の単位時間当たりの重量変化量と、前記注湯鍋内の溶湯の単位時間当たりの重量変化量とに基づいて、前記注湯鍋からの溶湯の導出流量を算出して、前記導出流量が予め設定された設定流量を超える場合には前記鋳造用取鍋の傾動角度を減じ、設定流量未満の場合には前記鋳造用取鍋の傾動角度を増すことを特徴とする注湯装置。 A ladle for casting is stored in the casting mold and supported by the tilting means so as to be tiltable.
A pouring pan for receiving the molten metal derived from the casting ladle and introducing it into the runner of the casting mold;
A weight measuring means for measuring a weight change amount per unit time of the molten metal in the casting ladle;
Control means for calculating a flow rate of the molten metal from the ladle for casting based on the amount of change in weight;
A weight measuring means for measuring a weight change amount per unit time of the molten metal in the pouring pan;
Have
The control means derives the molten metal from the pouring ladle based on the change in weight per unit time of the molten metal in the ladle for casting and the change in weight per unit time of the molten metal in the pouring ladle. When the flow rate is calculated and the derived flow rate exceeds a preset flow rate, the tilting angle of the ladle for casting is decreased, and when the flow rate is less than the set flow rate, the tilting angle of the ladle for casting is increased. A pouring device characterized by
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