CN102151822A - 一种连铸中间包及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连铸中间包及其制造方法。所述连铸中间包包括杯状包体和金属液出口,包体由外到内包括包壳、永久衬和工作衬,其中,金属液出口包括:水口座砖,中部设置有呈内径上小下大的上水口安装孔;上水口,其与水口座砖相配合,以确保将上水口安装在水口座砖中时,上水口的上表面与水口座砖的上表面平齐或水口座砖的上表面稍高于上水口的上表面;耐火密封圈,填充于上水口与包壳之间;耐火捣打料,设置在耐火密封圈和/或包壳的上方并填充在水口座砖与包体的间隙中。本发明能够解决上水口座砖渗钢等问题,且提高了上水口寿命,使得连铸中间包的单包连浇炉数由8~14炉提高到20~26炉,并提高了连铸坯合格率,降低了连铸生产成本。

Description

一种连铸中间包及其制造方法
技术领域
本发明涉及连铸技术领域,更具体地讲,涉及一种连铸中间包及其制造方法,所述连铸中间包能够防止上水口座砖与上水口之间渗钢,从而提高中间包单包连浇炉数。
背景技术
目前,国内外宽厚板坯连铸机中间包单包连浇一般为8~14炉,最高达到18炉。其中,水口座砖与上水口之间渗钢,是目前国内外制约连铸机中间包寿命的关键技术难题之一。传统的水口座砖工艺存在的主要不足是:相互配合的水口座砖的孔型结构及上水口的外壁结构不尽合理,水口座砖采用铝碳质机压成型工艺且水口座砖与上水口的配合安装的泥缝为2~3mm,水口座砖底部及周围采用镁质捣打料捣打工艺,等等。因此,对于现有技术中的中间包而言,在生产实践中存在的主要缺陷是:(1)相互配合的水口座砖的孔型结构及上水口的外壁结构不尽合理;(2)水口座砖与上水口的配合安装的泥缝大,造成泥缝渗钢;(3)上水口接钢口高出水口座砖,使得上水口的接钢口直接暴露在钢水中,受钢水的侵蚀、冲刷加重,导致上水口的使用寿命大幅降低,等等。即,由于中间包连铸的现有技术存在上述诸多不足,所以导致连铸中间包的使用寿命减低,并且增加了连铸中间包的耐材消耗和中间包浇注余量(简称注余)。尤其是在采用连铸工艺,生产宽厚板坯时,上述现象更加严重。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明提供了一种能够防止上水口座砖与上水口之间渗钢从而提高中间包单包连浇炉数的连铸中间包及其制造方法。
本发明的一方面提供了一种连铸中间包,所述连铸中间包包括用于容纳金属液的杯状包体和设置在包体底部的金属液出口,所述包体由外到内包括包壳、永久衬和工作衬。其中,所述金属液出口包括:水口座砖,呈圆台形或圆柱形,并且所述水口座砖的中部设置有呈内径上小下大的喇叭状的上水口安装孔;上水口,所述上水口的与水口座砖配合的部分具有与上水口安装孔的形状对应的形状,以确保将上水口安装在水口座砖中时,上水口的上表面与水口座砖的上表面平齐或者水口座砖的上表面稍高于上水口的上表面;耐火密封圈,设置在上水口与包壳之间以填充上水口与包壳之间的间隙;耐火捣打料,设置在耐火密封圈和/或包壳的上方并填充在水口座砖与包体的间隙之间。
在根据本发明一方面的连铸中间包中,所述水口座砖的上表面和上水口的上部的内壁之间可以为圆弧过渡或斜坡过渡。
在根据本发明一方面的连铸中间包中,处于同一水平面的水口座砖的内壁与上水口的外壁之间可以设置有0.8mm至1.2mm的安装泥缝,且所述安装泥缝中填充有耐火泥。
在根据本发明一方面的连铸中间包中,所述水口座砖的外部可以设置有凹槽抓手。
在根据本发明一方面的连铸中间包中,所述耐火密封圈可以具有“T”形纵剖面,并且所述“T”形纵剖面的上部位于耐火捣打料与包壳的底部之间。在根据本发明一方面的连铸中间包中,所述水口座砖可由刚玉耐火浇注料浇注而成,其主要理化性能是,Al2O3≥93%,耐火度≥1790℃,体积密度≥2.9g/cm3,常温耐压强度≥80Mpa。
在根据本发明一方面的连铸中间包中,所述耐火捣打料可以为由按重量百分比计10%~35%的碳化硅和碳以及65%~90%的Al2O3组成的铝碳化硅质捣打料。
本发明另一方面提供了一种制造连铸中间包的方法,包括采用由外到内顺次接触的包壳、永久衬和工作衬形成用于容纳金属液的、底部设置有开口的杯状包体,所述方法还包括在包体的所述开口处通过以下步骤形成金属液出口:将上水口安装在所述开口中;在上水口与包壳的底部之间的间隙处安装耐火密封圈;围绕上水口在耐火密封圈的上部上铺设一定厚度的耐火捣打料;在上水口的外壁和水口座砖的内壁上均匀涂抹一层耐火泥;将水口座砖套装在上水口的外部,并确保上水口的上表面与水口座砖的上表面平齐或者水口座砖的上表面高出上水口的上表面1~2mm;向水口座砖与包体的底部之间形成的缝隙中填充耐火捣打料。
在根据本发明另一方面的制造连铸中间包的方法中,所述耐火密封圈可以具有“T”型纵剖面。
在根据本发明另一方面的制造连铸中间包的方法中,所述水口座砖可以呈圆台形或圆柱形,并且所述水口座砖的中部可以设置有呈内径上大下小的喇叭状的上水口安装孔,上水口的与水口座砖配合的部分具有与上水口安装孔的形状对应的形状,所述水口座砖的外部设置有凹槽抓手。
在根据本发明另一方面的制造连铸中间包的方法中,所述水口座砖的外部可以设置有凹槽抓手。
在根据本发明另一方面的制造连铸中间包的方法中,处于同一水平面的水口座砖的内壁与上水口的外壁之间可以设置有0.8mm至1.2mm的安装泥缝。
在根据本发明另一方面的制造连铸中间包的方法中,所述水口座砖的上表面和上水口的上部的内壁之间可以为圆弧过渡或斜坡过渡。
在根据本发明另一方面的制造连铸中间包的方法中,所述水口座砖可由刚玉耐火浇注料浇注而成,其主要理化性能是,Al2O3≥93%,耐火度≥1790℃,体积密度≥2.9g/cm3,常温耐压强度≥80Mpa。
在根据本发明另一方面的制造连铸中间包的方法中,所述耐火捣打料可以为由按重量百分比计10%~35%的碳化硅和碳以及65%~90%的Al2O3组成的铝碳化硅质捣打料。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1)本发明可有效防止因中间包浇注时间长(大于12小时)导致的水口座砖与上水口及水口座砖周围的渗钢、穿钢问题;
2)水口座砖与上水口接钢口设计平齐,避免了上水口的接钢口直接暴露在钢水内,由此减轻了钢水的侵蚀、冲刷,由此提高了中间包和上水口寿命,单包连浇炉数由8~14炉提高到20~26炉,由此提高了连铸坯合格率,大幅降低了连铸生产成本;
3)本发明的水口座砖外侧壁有一对称的凹槽抓手,属人性化设计,便于水口座砖的安装施工方便,既提高了安装速度,又提高了安装质量。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的中间包的结构示意图。
图2A示出了根据本发明示例性实施例的中间包的水口座砖的结构的主视图。
图2B示出了根据本发明示例性实施例的中间包的水口座砖的结构的俯视图。
图3示出了根据本发明示例性实施例的耐火密封圈的结构示意图。
主要附图标记:1-包壳;2-永久衬;3-工作衬;4-耐火捣打料;5-耐火密封圈;6-上水口;7-水口座砖;8-凹槽抓手;9-上水口安装孔。
具体实施方式
在下文中,将结合附图来描述本发明的连铸中间包及其制造方法。为了清楚,可以夸大或缩小附图中的各个部件。
图1示出了根据本发明示例性实施例的中间包的结构示意图。图2A示出了根据本发明示例性实施例的中间包的水口座砖的结构的主视图。图2B示出了根据本发明示例性实施例的中间包的水口座砖的结构的俯视图。图3示出了根据本发明示例性实施例的耐火密封圈的结构示意图。
如图1至图3所示,根据本发明一方面的连铸中间包可以包括用于容纳金属液的杯状包体和设置在包体底部的金属液出口,所述包体由外到内包括包壳1、永久衬2和工作衬3。所述金属液出口包括:相互配合的水口座砖7和上水口6、耐火密封圈5和耐火捣打料4。所述水口座砖7呈圆台形或圆柱形,并且其中部设置有呈内径上小下大的喇叭状的上水口安装孔9。所述上水口6的与水口座砖7配合的部分具有与上水口安装孔9的形状对应的形状,以确保将上水口6安装在水口座砖7中时,上水口6的上表面(即,上水口6的接钢口)与水口座砖7的上表面平齐。所述耐火密封圈5设置在上水口6与包壳1之间,以填充上水口6与包壳1之间的间隙。所述耐火捣打料4设置在耐火密封圈5和/或包壳1的上方并填充在水口座砖7与包体的间隙之间。
在本发明的一个示例性实施例中,所述上水口安装孔9由圆台形的上部和圆柱形的下部组成。然而,本发明不限于此,而且本领域技术人员应该清楚,根据本发明的连铸中间包的水口座砖的上水口安装孔也可以具有其它孔型。例如,上水口安装孔的孔型结构可以为横截面直径逐渐增大的形状。
在本发明的一个示例性实施例中,处于同一水平面的水口座砖7的内壁与上水口6的外壁之间设置有0.8mm至1.2mm的安装泥缝。经试验证明,当安装泥缝大于1.2mm时,会出现因安装泥缝大而使金属液出口的抗钢水侵蚀、抗钢水渗透性能差,从而导致出现渗钢、穿钢等问题;当安装泥缝小于0.8mm时,需要提高上水口外径尺寸的生产加工精度,而且易出现因上水口外径尺寸偏差大而导致的水口座砖难以顺利套装到上水口上的问题。因此,在本发明中,将安装泥缝的尺寸控制在0.8mm至1.2mm的范围内。
在本发明的一个示例性实施例中,所述水口座砖7的外部设置有凹槽抓手8。凹槽抓手8的数量优选地为两个。凹槽抓手8用于方便操作人员或机械手把持,从而能够更方便地将水口座砖7套装在上水口6上。此外,在实际操作有时会出现这样的现象,即,完成将水口座砖7套装在上水口6上后,会出现上水口6的上表面没有与水口座砖7的上表面平齐的现象,在这个时候就需要重新进行安装,这时,凹槽抓手8的有益效果就更加突出了。
在本发明的一个示例性实施例中,所述耐火密封圈9具有“T”形纵剖面,并且所述“T”形纵剖面的上部位于耐火捣打料4与包壳1的底部之间。这里,具有“T”形纵剖面的耐火密封圈9具有呈圆环形的侧翼和呈圆筒形的主体。耐火密封圈5的侧翼的上表面和下表面分别与耐火捣打料4和包壳1的底部紧密接触;并且,耐火密封圈5的主体的外表面和内表面分别与包壳1的底部和上水口6的外壁紧密接触。
在本发明的一个示例性实施例中,所述耐火捣打料4为由按重量百分比计10%~35%的碳化硅和碳以及65%~90%的Al2O3组成的铝碳化硅质捣打料。
在本发明的一个实施例中,水口座砖7呈圆台形,并且其内设置有上水口安装孔9。上水口安装孔9的上部呈喇叭口,直径D1比上水口6的接钢口外径d1大1.6mm~2.4mm,即,水口座砖7的上部的安装泥缝的宽度为0.8mm~1.2mm;上水口安装孔9的下部为直筒状,其直径D2比上水口6中部的外径d2大2.0mm~3.0mm,即,水口座砖7的下部的安装泥缝的宽度为1.0mm~1.5mm。位于水口座砖7上的凹槽抓手9,距水口座砖7外壁的顶部距离k为30mm~40mm。凹槽抓手8的高度h为30mm~40mm,宽度b为100mm~120mm,深度s为20mm~30mm,倾角p的弧度数为30~45度。水口座砖7可以由刚玉浇注料浇注而成,其主要理化性能是,Al2O3≥93%,耐火度≥1790℃,体积密度≥2.9g/cm3,常温耐压强度≥80Mpa。刚玉浇注料除了含有不小于93%的Al2O3外,还可能含有SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO等中的一种或几种。本发明中的水口座砖的材质不限于此,例如,水口座砖的浇注料还可采用铬刚玉质浇注料、刚玉-尖晶石质浇注料等。在本发明中,选择浇注料种类的主要依据是其抗钢水冲刷、侵蚀性能好。
在本发明的一个实施例中,耐火密封圈5是以含有一定比例粘结剂的硅酸铝毡坯为原料,经加压、模具定型、固化室固化、精细加工而成,密度:140kg/m3~500kg/m3。其纵剖面结构为T型,横剖面形状为圆筒形。其中,耐火密封圈5的主体的内径Φ与上水口6中部外径d2相等,外径Φ2比内径Φ1大25mm~35mm,总高度M通常可以为40mm~60mm,斜角α的弧度通常可以为15~20度,斜角高度(M-L)通常可以为20mm~40mm;耐火密封圈5的侧翼的外径Φ3比内径Φ1大120mm~150mm,高度N通常可以为10mm~20mm。
在本发明的一个实施例中,铝碳化硅质捣打料包括按重量百分比计65%~90%的Al2O3和10%~35%的SiC+C,且其体积密度≥2.5g/cm3,耐压强度≥25MPa,抗折强度≥4.0MPa,线变化率为不大于0.5%。
根据本发明另一方面的制造连铸中间包的方法包括以下步骤:形成用于容纳金属液的底部设置有开口的杯状包体,所述包体由从外到内顺次接触的包壳1、永久衬2和工作衬3构成;将上水口6安装在所述开口中;在上水口6与包壳1的底部之间的间隙处安装耐火密封圈5;围绕上水口6在耐火密封圈5的上部上铺设一定厚度的,优选地,耐火捣打料4的厚度为30mm~40mm;在上水口6的外壁和水口座砖7的内壁上均匀涂抹一层耐火泥,优选地,耐火泥的厚度为2mm~3mm;将水口座砖7套装在上水口6的外部,并确保上水口6的接钢口与水口座砖7的上表面平齐;向水口座砖7与包体的底部之间形成的缝隙中填充耐火捣打料4。
此外,根据本发明的技术构思,水口座砖的上表面和上水口的上部的内壁之间可以为圆弧过渡或斜坡过渡,例如,水口座砖的上表面和上水口的上部的内壁之间可以为倒圆或斜坡。此时,水口座砖的上表面高出上水口的接钢口1~2mm,或者水口座砖的上表面与上水口的接钢口平齐。
在下文中,将结合本发明的示例性实施例来描述本发明的连铸中间包及其制造方法。
实施例1
在本实施例中,连铸中间包包括包壳1、永久衬2、工作衬3、铝碳化硅质捣打料4、密封圈5、上水口6、水口座砖7。包壳1、永久衬2和工作衬3形成为不带有盖子斗型或杯型容器,并且所述容器的底部设置有用于使金属液流出的开口。永久衬2形成在包壳1与工作衬3之间,并与包壳1与工作衬3紧密接触。在浇铸过程中,工作衬3与钢水直接接触。
水口座砖7位于永久衬2和工作衬3的底部开口内,上水口6安装在水口座砖7的上水口安装孔9内。
耐火密封圈5套装上水口6上,并填充在上水口6与包壳1之间的间隙部位。耐火密封圈5用于密封上水口6与包壳1之间的间隙。水口座砖7的底部及周围填充有铝碳化硅质捣打料4。
水口座砖7外侧壁设置有两个对称的凹槽抓手8,用于在安装水口座砖7时,对其进行旋动。
水口座砖7呈圆柱形,并且其内设置有上水口安装孔9。上水口安装孔9的上部呈喇叭口,直径D1比上水口6的接钢口外径d1大1.6mm,即,水口座砖7的上部的安装泥缝的宽度为0.8mm;上水口安装孔9的下部为直筒状,其直径D2比上水口6中部的外径d2大2.0mm,即,水口座砖7的下部的安装泥缝的宽度为1.0mm。位于水口座砖7上的凹槽抓手9,距水口座砖7外壁的顶部距离k为30mm。凹槽抓手8的高度h为30m,宽度b为100mm,深度s为20mm,倾角p的弧度数为30度。水口座砖7由刚玉浇注料浇注而成,并且水口座砖7含有按重量百分比计93%的Al2O3,水口座砖7的耐火度约为1790℃,体积密度为2.9g/cm3,常温耐压强度为80MPa。
耐火密封圈5是以含有预定比例粘结剂的硅酸铝毡坯为原料,经加压、模具定型、固化室固化、精细加工而成,密度:140kg/m3。其纵剖面结构为T型,横剖面形状为圆筒形。其中,耐火密封圈5的主体的内径Φ与上水口6中部外径d2相等,外径Φ2比内径Φ1大25mm,总高度M为40mm,斜角α的弧度为15度,斜角高度(M-L)为20mm;耐火密封圈5的侧翼的外径Φ3比内径Φ1大120mm,高度N为10mm。
铝碳化硅质捣打料包括按重量百分比计65%%的Al2O3和35%的SiC+C,且其体积密度为2.5g/cm3,耐压强度为25MPa,抗折强度为4.0MPa,线变化率为为0.5%。
本实施例的连铸中间包的制造方法包括如下步骤:
形成用于容纳金属液的底部设置有开口的杯状包体,所述包体由从外到内顺次接触的包壳1、永久衬2和工作衬3构成;
在中间包底部的开口处安装上水口6,在上水口6与包壳1的底部的间隙部位安装一个耐火密封圈5,在耐火密封圈5的上部铺设厚度为30m的铝碳化硅质捣打料4;
在上水口6的外壁及水口座砖7的内壁上均匀涂抹一层刚玉质火泥,火泥厚度2mm;
把水口座砖7套装到上水口6上,用两手抓住设置在水口座砖7的外侧的一对凹槽抓手8进行向下旋动,使水口座砖7与上水口6之间的多余刚玉质火泥挤出,待水口座砖7安装完成后,要求水口座砖7的上表面与上水口6的接钢口平齐,否则按照上述步骤重新安装;
向水口座砖7与包体的底部之间形成的缝隙中填充耐火捣打料4。
将本实施例的连铸中间包应用在某钢厂的宽厚板坯连铸生产线中,不仅解决了水口座砖与上水口及水口座砖周围的渗钢、穿钢等问题,而且大幅提高了中间包和上水口寿命。单包连浇炉数由12炉提高到26炉,由此减少了连铸中间包浇次,减少了中间包注余及铸坯的切头、去尾,提高了连铸坯合格率,降低连铸生产成本9.15元/吨钢。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同不同之处在于:
在本实施例的连铸中间包中,水口座砖7呈圆台形;上水口安装孔9的直径D1比上水口6的接钢口外径d1大2.4mm,即,水口座砖7的上部的安装泥缝的宽度为1.2mm;上水口安装孔9的直径D2比上水口6中部的外径d2大3.0mm,即,水口座砖7的下部的安装泥缝的宽度为1.5mm;凹槽抓手9距水口座砖7外壁的顶部距离k为40mm;凹槽抓手8的高度h40mm,宽度b为120mm,深度s为30mm,倾角p的弧度数为45度;水口座砖7含有按重量百分比计为98%的Al2O3,水口座砖7的耐火度为1800℃,体积密度为3.1g/cm3,常温耐压强度为90MPa;耐火密封圈5的密度为500kg/m3,外径Φ2比内径Φ1大35mm,总高度M为60mm,斜角α的弧度为20度,斜角高度(M-L)为40mm,耐火密封圈5的侧翼的外径Φ3比内径Φ1大150mm,高度N为20mm;铝碳化硅质捣打料包括按重量百分比计90%的Al2O3和10%的SiC+C,且其体积密度为2.6g/cm3,耐压强度为28MPa,抗折强度为4.5MPa,线变化率为0.2%。
在本实施例的连铸中间包的制造方法中,铺设在耐火密封圈5的上部的铝碳化硅质捣打料4的厚度为40m;刚玉质火泥的厚度3mm。
将本实施例的连铸中间包应用在某钢厂的宽厚板坯连铸生产线中,不仅解决了水口座砖与上水口及水口座砖周围的渗钢、穿钢等问题,而且大幅提高了中间包和上水口寿命。单包连浇炉数由11炉提高到25炉,由此减少了连铸中间包浇次,减少了中间包注余及铸坯的切头、去尾,提高了连铸坯合格率,降低连铸生产成本9.05元/吨钢。
综上所述,本发明的连铸中间包及其制造方法通过采用合理设置上水口与水口座砖的配合结构、加装耐火密封圈、调整安装泥缝的尺寸等多种手段,解决了上水口座砖渗钢、穿钢等问题,而且能够提高上水口寿命,使得连铸中间包的单包连浇炉数由8~14炉提高到20~26炉,从而提高了连铸坯合格率,大幅降低了连铸生产成本。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明,但是本领域技术人员应该清楚,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可以对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种连铸中间包,包括用于容纳金属液的杯状包体和设置在包体底部的金属液出口,所述包体由外到内包括包壳、永久衬和工作衬,其特征在于,所述金属液出口包括:
水口座砖,呈圆台形或圆柱形,并且所述水口座砖的中部设置有呈内径上小下大的喇叭状的上水口安装孔;
上水口,所述上水口的与水口座砖配合的部分具有与上水口安装孔的形状对应的形状,以确保将上水口安装在水口座砖中时,上水口的上表面与水口座砖的上表面平齐或者水口座砖的上表面高出上水口的上表面1~2mm;
耐火密封圈,设置在上水口与包壳之间以填充上水口与包壳之间的间隙;
耐火捣打料,设置在耐火密封圈和/或包壳的上方并填充在水口座砖与包体的间隙之间。
2.如权利要求1所述的连铸中间包,其特征在于,所述水口座砖的上表面和上水口的上部的内壁之间为圆弧过渡或斜坡过渡。
3.如权利要求1所述的连铸中间包,其特征在于,处于同一水平面的水口座砖的内壁与上水口的外壁之间设置有0.8mm至1.2mm的安装泥缝,且所述安装泥缝中填充有耐火泥。
4.如权利要求1所述的连铸中间包,其特征在于,所述水口座砖的外部设置有凹槽抓手。
5.如权利要求1所述的连铸中间包,其特征在于,所述耐火密封圈具有“T”形纵剖面,并且所述“T”形纵剖面的上部位于耐火捣打料与包壳的底部之间。
6.一种制造连铸中间包的方法,包括采用由外到内顺次接触的包壳、永久衬和工作衬形成用于容纳金属液的、底部设置有开口的杯状包体,其特征在于,所述方法还包括在包体的所述开口处通过以下步骤形成金属液出口:
将上水口安装在所述开口中;
在上水口与包壳的底部之间的间隙处安装耐火密封圈;
围绕上水口在耐火密封圈的上部上铺设一定厚度的耐火捣打料;
在上水口的外壁和水口座砖的内壁上均匀涂抹一层耐火泥;
将水口座砖套装在上水口的外部,并确保上水口的上表面与水口座砖的上表面平齐或者水口座砖的上表面高出上水口的上表面1~2mm;
向水口座砖与包体的底部之间形成的缝隙中填充耐火捣打料。
7.如权利要求6所述的制造连铸中间包的方法,其特征在于,所述耐火密封圈具有“T”型纵剖面。
8.如权利要求6所述的制造连铸中间包的方法,其特征在于,所述水口座砖呈圆台形或圆柱形,并且所述水口座砖的中部设置有呈内径上大下小的喇叭状的上水口安装孔,上水口的与水口座砖配合的部分具有与上水口安装孔的形状对应的形状,所述水口座砖的外部设置有凹槽抓手。
9.如权利要求6所述的制造连铸中间包的方法,其特征在于,处于同一水平面的水口座砖的内壁与上水口的外壁之间设置有0.8mm至1.2mm的安装泥缝。
10.如权利要求6所述的制造连铸中间包的方法,其特征在于,所述水口座砖的上表面和上水口的上部的内壁之间为圆弧过渡或斜坡过渡。
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