CN109943680B - 一种超低碳、低硅、低锰和低铝钢连铸坯的生产方法 - Google Patents
一种超低碳、低硅、低锰和低铝钢连铸坯的生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种超低碳、低硅、低锰和低铝钢连铸坯的生产方法,连铸坯的化学成分质量分数为:C≤0.004%、Si≤0.006%、Mn≤0.06%、P≤0.010%、S≤0.010%、Alt≤0.004%、Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质;所述连铸坯的生产工艺路线为:铁水预处理脱硫—转炉冶炼—LF炉精炼—RH真空处理—连铸,通过控制转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理和连铸工艺技术参数,得到化学成分符合要求钢水,保证钢水的脱氧效果和流动性,采用小方坯连铸机浇注,得到表面和内部质量良好的钢坯。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域,涉及一种超低碳、低硅、低锰和低铝钢连铸坯的生产方法。
背景技术
超低碳、低硅、低锰和低铝钢具有良好的导电和延展性能,轧制成线材后,经拉拔和镀铜制成金属复合材料,该复合材料具有钢的强度和韧性、铜的导电性能和高频特性,是通信及电子行业中所用全铜材料的换代产品。
超低碳、低硅、低锰和低铝钢炼钢难度大,一方面因钢水需采用RH真空炉通过吹氧把碳脱至很低的水平,脱碳后钢液溶解氧高,钢包顶渣氧化性强,需加大量的铝脱氧,产生许多高熔点三氧化二铝,而为了保证钢的导电性能,钢水不能钙处理导致三氧化二铝不能形成低熔点的铝酸钙上浮去除,导致钢水可浇性差,连铸过程容易产生水口结瘤; RH真空脱碳脱氧后一般还要求控制钢中总氧T.O在一定值以下,实际因检测T.O的制样和分析时间较长,作为过程参数难以做到;钢包顶渣改质常规方法是在脱RH真空处理脱钢水氧的同时加入渣面脱氧剂对顶渣进行改质,因在真空处理过程钢包渣面基本不动,且此时处于真空处理后期,顶渣表面一般情况下已结壳,加入的渣面脱氧剂难以与顶渣充分混合,改质效果差;另一方面,钢中要保证低的Al和Si含量,容易造成脱氧不良铸坯产生气泡。
中国专利申请201310401021.X公开了“一种导电用超低碳钢盘条及其生产方法”,其化学成分为:C:0.002~0.005%,Si:0.004~0.010%,Mn:0.05~0.15%,P≤0.015%,S≤0.010%,全氧0.0050~0.0080%,全铝≤0.0050%。炼钢生产方法为转炉冶炼出钢碳含量≤0.040%,钢水氧含量0.060%~0.070%;RH精炼一阶段自然脱碳5~8min;二阶段碳含量降到0.0030%以下,吹氧15~20min,采用低碳或无碳钢包冶炼;采用280mm×380mm大方坯连铸,中间包钢水过热度≤30℃,电磁搅拌电流≥400A,拉速0.5~0.7m/min。该专利申请只公开了一种导电用超低碳钢炼钢的脱碳方法,并没有提供所述导电用超低碳钢其它化学成分特别是全氧、全铝和钢水质量的控制方法。
综上所述,目前超低碳钢的连铸坯的生产存在冶炼过程中加大量的铝脱氧,使钢水的全氧、全铝控制困难,导致钢水可浇性差,连铸过程容易产生水口结瘤的问题;且由于钢水的Al和Si含量低,造成连铸过程中脱氧不良使铸坯产生气泡。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足,提供一种超低碳、低硅、低锰和低铝钢连铸坯的生产方法。连铸坯的化学成分质量分数为:C≤0.004%、Si≤0.006%、Mn≤0.06%、P≤0.010%、S≤0.010%、Alt≤0.004%、Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质;所述连铸坯的生产方法包括冶炼和连铸,工艺路线为:铁水预处理脱硫—转炉冶炼—LF炉精炼—RH真空处理—连铸,通过控制转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理和连铸工艺技术参数,得到化学成分的符合要求钢水,保证钢水的脱氧效果和流动性,采用小方坯连铸机浇注,得到表面和内部质量良好的钢坯。
具体包括以下步骤:
步骤1:铁水和废钢准备:选用化学成分质量分数Mn≤0.35%,Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%的铁水,铁水预处理脱硫至S≤0.003%,扒渣后铁水亮面≥90%。选用化学成分质量分数S≤0.010%、Mn≤0.35%、Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%的优质废钢,废钢比按10%~15%控制;
步骤2:转炉冶炼:将优质废钢装入转炉后,兑入步骤1的脱硫铁水,顶吹氧气,底吹氩吹炼,供氧强度2.5~2.8Nm3/t·min,底吹供气强度0.04~0.08 Nm3/t·min。采用双渣法,加入石灰、轻烧白云石、萤石、烧结矿造渣料。控制出钢时炉内钢水C范围在0.03%~0.05%、Mn≤0.05%、S≤0.012%、P≤0.010%,钢水温度范围在1630℃~1660℃,并测定炉内钢水氧活度;
步骤3:转炉出钢:出钢过程根据炉内钢水定氧结果,按完全脱氧程度加铝或含铝脱氧剂脱氧,出钢三分之二时吨钢加入1.5~2kg石灰渣洗,采用挡渣操作,出钢后吨钢加入0.8~1kg助静剂;
步骤4:LF炉精炼:通电前吨钢加3~4kg石灰,强搅拌2~3分钟脱硫后通电升温,加石灰和合成渣造渣,间断性加铝粒扩散脱氧造还原性渣脱硫,精炼结束要求钢中S≤0.010%,钢水温度在1650℃~1660℃范围;
步骤5:RH真空处理:先抽真空自然脱碳5~6min,再根据钢中C含量吹氧强制脱碳,保证脱碳结束C≤0.002%,并控制真空度≤67Pa的时间≥10min。脱碳后测定钢水氧活度,加铝脱氧并真空环流时间6min以上,脱氧后钢水氧活度控制在0.0020%~0.0040%范围,破真空后加入一定量的含铝脱氧剂,弱搅拌使脱氧剂与顶渣充分混合,降低钢包顶渣中FeO含量至1%~3%,并软吹氩15min以上;
步骤6:方坯连铸。
进一步优选为:
所述步骤2中采用双渣法,一次倒渣时机为总吹氧量的30%~35%,钢水温度控制在1380℃~1440℃范围,炉渣碱度R控制在1.8~2.5范围,渣中FeO控制在8%~15%范围,倒渣率>50%。
所述步骤3按完全脱氧方式出钢过程加入铝或铝铁脱氧,出钢后钢中Alt要求在0.010%~0.020%范围。
所述步骤5 RH真空处理,当非连续处理本钢种时应先洗槽,洗槽钢水化学成分要求C≤0.08%、Si≤0.10%、Mn≤0.35%,并排空RH炉加料皮带上的残余合金。
所述步骤5降低钢包顶渣中FeO含量至1%~3%,因渣样制样和分析时间较长,过程控制不能等分析结果;根据经验,当渣中FeO为1%~3%时渣样表面颜色为黄、褐色,实际控制以渣样颜色作为判断依据。
所述步骤6连铸用断面尺寸不大于160mm×160mm的小方坯连铸机浇注,大包用长水口,中间包用整体式水口和无碳覆盖剂,结晶器采用低碳保护渣保护浇注。结晶器采用电磁搅拌,结晶器和二次冷却采用强冷模式。钢水液相线温度为1534℃,浇注温度控制在1554℃~1574℃,拉速在2.2~2.6m/min。
本发明的有益效果是:(1)转炉采用双渣法冶炼,并控制一次倒渣时钢水温度、炉渣碱度、渣中FeO含量和倒渣率,能够有效地去除钢中的P和降低Mn含量,为后续控制钢中的P和Mn含量提供有利条件。(2)本发明在脱RH真空脱碳加铝脱氧后,要求控制的是钢水氧活度,其范围在0.0020%~0.0040%,可在线检测和及时调整;钢包顶渣改质是在破真空后加入铝渣球,弱搅拌使铝渣球与顶渣充分混合,降低钢包顶渣中的FeO含量至1%~3%。上述方法既能保证钢成分超低碳、低硅、低锰和低铝的控制要求,同时又能保证钢水的脱氧效果稳定性和钢水的流动性:用小方坯连铸稳定浇注,防止铸坯产生气泡缺陷。
具体实施方式
以下对本发明的特征和具体实施方式进行描述,所举实例仅用于说明和解释本发明,并非用于限制本发明的范围。
本发明为保证得到超低碳、低硅、低锰和低铝钢,要求兑入转炉的铁水Mn≤0.35%,且需进行预处理脱硫至S≤0.003%;转炉采用双渣法脱磷和降低炉内钢水的Mn含量,要求转炉终点化学成分C范围在0.02%~0.05%、Mn≤0.06%、S≤0.012%。转炉出钢加铝或铝铁脱氧,采用挡渣操作,出钢后加入助净剂对渣进行改质。LF炉精炼通电升温,加石灰和合成渣造渣,加铝粒扩散脱氧造还原性渣,控制LF炉精炼结束S≤0.010%。RH真空处理先真空自然脱碳,再吹氧强制脱碳至C≤0.002%,脱碳后加铝脱氧,控制脱氧后氧活度在0.0020%~0.0040%范围,破真空后加入含铝脱氧剂,弱搅拌使脱氧剂与顶渣充分混合,降低钢包顶渣中FeO含量至1%~3%,软吹氩15min以上,加入无碳覆盖剂保温。采用断面尺寸不大于160mm×160mm的小方坯连铸机浇注,做好连铸保护浇注措施,防止钢水二次氧化,采用结晶器电磁搅拌改善铸坯内部质量,得到质量良好的铸坯。具体步骤和关键控制技术参数如下:
步骤1:铁水和废钢准备。选用化学成分质量分数Mn≤0.35%,Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%的铁水,铁水预处理脱硫至S≤0.003%,扒渣后铁水亮面≥90%。选用化学成分质量分数S≤0.010%、Mn≤0.35%、Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%的优质废钢,废钢比按10%~15%控制。
步骤2:转炉冶炼。将优质废钢装入转炉后,兑入步骤1的脱硫铁水,顶吹氧气,底吹氩吹炼,供氧强度2.5~2.8Nm3/t·min,底吹供气强度0.04~0.08 Nm3/t·min。采用双渣法,加入石灰、轻烧白云石、萤石、烧结矿造渣料。控制出钢时炉内钢水C在0.03%~0.05%范围、Mn≤0.05%、S≤0.012%、P≤0.010%,钢水温度范围在1630℃~1660℃,并测定炉内钢水氧活度。
所述采用双渣法,一次倒渣时机为总吹氧量的30%~35%,钢水温度控制在1380℃~1440℃范围,炉渣碱度R控制在1.8~2.5范围,渣中FeO控制在8%~15%范围,倒渣率>50%。
步骤3:转炉出钢。出钢过程根据炉内钢水定氧结果,按完全脱氧程度加铝或含铝脱氧剂脱氧,出钢三分之二时吨钢加入1.5~2kg石灰渣洗,采用挡渣操作,出钢后吨钢加入0.8~1kg助静剂。
所述出钢过程按完全脱氧程度加铝或铝铁脱氧,出钢后钢中Alt要求在0.010%~0.020%范围。
步骤4:LF炉精炼。通电前吨钢加3~4kg石灰,强搅拌2~3分钟脱硫后通电升温,加石灰和合成渣造渣,间断性加铝粒扩散脱氧造还原性渣脱硫,精炼结束要求钢中S≤0.010%,钢水温度在1650℃~1660℃范围。
步骤5:RH真空处理。先抽真空自然脱碳5~6min,再吹氧强制脱碳,保证脱碳结束C≤0.002%,并控制真空度≤67Pa的时间≥10min。脱碳后测定钢水氧活度,加铝脱氧并真空环流时间6min以上,脱氧后钢水氧活度要求控制在0.0020%~0.0040%范围,破真空后加入一定量的含铝脱氧剂,弱搅拌使脱氧剂与顶渣充分混合,降低钢包顶渣中FeO含量至1%~3%,并软吹氩15min以上。
所述RH真空处理,当非连续处理本钢种时应先洗槽,洗槽钢水化学成分质量分数要求C≤0.08%、Si≤0.10%、Mn≤0.35%,并排空RH炉加料皮带上的残余合金。
所述降低钢包顶渣中FeO含量至1%~3%,因渣样制样和分析时间较长,过程控制不能等分析结果;根据经验,当渣中FeO为1%~3%时,渣样表面颜色为黄、褐色,实际控制以渣样颜色作为判断依据。
步骤6:用断面尺寸不大于160mm×160mm的小方坯连铸机浇注,大包用长水口,中间包用整体式水口和无碳覆盖剂,结晶器采用低碳保护渣保护浇注。结晶器采用电磁搅拌,结晶器和二次冷却采用强冷模式。钢水液相线温度为1534℃,浇注温度控制在1554℃~1574℃,拉速在2.2~2.6m/min。
经此工艺技术制造的连铸坯化学成分质量分数为:C≤0.004%、Si≤0.006%、Mn≤0.06%、P≤0.010%、S≤0.010%、Alt≤0.004%、Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%。
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的超低碳、低硅、低锰和低铝钢的生产方法。
铁水和废钢准备。铁水化学成分质量分数Mn 0.32%、Cu 0.012%、Cr 0.008%、Ni0.001%,铁水用喷吹颗粒镁方法预处理脱硫,脱硫后S为0.002%,扒渣后铁水亮面93%。选用SWRCH6A钢种连铸废坯和轧材剪切料,废钢化学成分质量分数满足S≤0.010%、Mn≤0.35%、Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%的要求。废钢重量为14.5t、铁水重量为125.8t。
转炉冶炼:将准备的废钢、铁水装入到120t转炉,吹炼前期,分批次加入石灰3000kg,轻烧白云石2500kg,萤石600kg,烧结矿2500kg;供氧流量19000Nm3/h,底吹供气强度300Nm3/h,吹氧390S后摇炉倒渣和测温,倒渣量约5吨,测得钢水温度为1420℃;继续吹氧、加渣料冶炼,吹炼过程底吹强度控制在420Nm3/h,吹氧累计950秒后倒炉测温取样,钢水成分质量分数C0.11%、Mn0.042%、S0.008%、P0.0048%,钢水温度为1563℃,再吹氧130S结束吹氧,终点钢水成分质量分数C0.047%、Mn0.026%、P0.006%、S0.007%,温度1657℃。
转炉出钢:出钢过程加入400Kg铝铁,出钢至80t时加入200kg石灰,出钢后在出钢位加入100kg助静剂。
转炉出钢后钢水化学成分质量分数为:C0.033%、Si0.006%、Mn0.03%、P0.0069%、S0.0087%、Alt0.012%、Cu0.015%、Cr0.008%、Ni0.004%。
LF炉精炼:加石灰400kg,底吹强搅拌3分钟后通电升温,过程加200kg石灰和100kg合成渣,间断性加入85kg铝粒扩散脱氧,钢水精炼结束温度为1654℃。
经LF炉精炼得到的钢水化学成分质量分数为:C0.046%、Si0.005%、Mn0.044%、P0.007%、S0.009%、Alt0.004%、Cu0.015%、Cr0.01%、Ni0.004%。
RH真空处理: 25min前,RH炉真空处理一炉化学成分质量分数C0.06%、Si0.02%、Mn0.25%的钢水,处理后排空加料皮带上的残余合金。钢水先自然脱碳5min,再吹160Nm3氧强制脱碳,在真空度达到67Pa后持续循环12min,碳脱至0.0015%,脱碳后测得钢水氧活度为0.0368%,加铝78kg脱氧环流时间6min后,测得钢水氧活度为0.0034%,RH破真空后渣面加入230kg含铝量为40%的铝渣球,弱搅拌3min,取渣样,软吹氩20min,RH处理结束温度为1598℃。渣样冷却后表面呈黄褐色,渣样检测结果FeO为2.1%。
经RH真空处理得到的钢水化学成分质量分数为:C0.002%、Si0.008%、Mn0.053%、P0.0078%、S0.0089%、Alt0.003%、Cu0.015%、Cr0.018%、Ni0.004%。
方坯连铸:用160mm×160mm断面方坯连铸机浇注,采用大包下水口套长水口,中间包整体式水口保护浇注,用无碳覆盖剂和低碳保护渣,开启结晶器电磁搅拌,设定其频率为3Hz,电流为300A,浇注过程中间包钢水范围为1555℃~1570℃,拉速范围为2.4±0.2m/min。连铸得到无气泡的钢坯。
连铸坯化学成分质量分数为:C0.004%、Si0.005%、Mn0.057%、P0.007%、S0.0083%、Alt0.002%、Cu0.015%、Cr0.018%、Ni0.004%。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的超低碳、低硅、低锰和低铝钢的生产方法。
铁水和废钢准备。铁水化学成分质量分数Mn 0.31%、Cu 0.016%、Cr 0.008%、Ni0.002%,铁水用喷吹颗粒镁方法预处理脱硫,脱硫后S为0.002%,扒渣后铁水亮面92%。选用SWRCH6A钢种连铸废坯和轧材剪切料,废钢化学成分质量分数满足S≤0.010%、Mn≤0.35%、Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%的要求。废钢重量为14.8t、铁水重量为127.5t。
转炉冶炼:将准备的废钢、铁水装入到120t转炉,吹炼前期,分批次加入石灰2800kg,轻烧白云石2000kg,萤石600kg,烧结矿2000kg;供氧流量18500Nm3/h,底吹供气强度300Nm3/h,吹氧400S后停吹氧,摇炉倒渣和测温,倒渣量约5.5吨,测得钢水温度为1450℃;继续吹氧、加渣料冶炼,吹炼过程底吹强度控制在420Nm3/h,吹氧累计1510秒后倒炉测温取样,终点钢水成分质量分数C0.035%、Mn0.045%、P0.007%、S0.009%,温度为1649℃。
转炉出钢:出钢过程加入450Kg铝铁,出钢至80t时加入200kg石灰,出钢后在出钢位加入100kg助静剂。
转炉出钢后钢水化学成分质量分数为:C0.028%、Si0.005%、Mn0.039%、P0.008%、S0.011%、Alt0.020%、Cu0.016%、Cr0.007%、Ni0.002%。
LF炉精炼:加石灰400kg,底吹强搅拌3分钟后通电升温,过程加300kg石灰和150kg合成渣,间断性加入铝粒,铝粒总加入量为100kg,钢水精炼结束温度为1654℃。
经LF炉精炼得到的钢水化学成分质量分数为:C0.055%、Si0.004%、Mn0.052%、P0.0085%、S0.009%、Alt0.004%、Cu0.016%、Cr0.015%、Ni0.002%。
RH真空处理:RH炉连续处理本钢种,钢水先自然脱碳6min至真空度到267Pa,再吹170Nm3氧强制脱碳,在真空度达到67Pa后持续循环12min,碳脱至C0.0012%,脱碳后测得钢水氧活度为0.026%,加铝55kg脱氧环流时间6min后,测得钢水氧活度为0.0030%,RH破真空后渣面加入200kg含铝量为40%的铝渣球,弱搅拌3min,取渣样,软吹氩16min,RH处理结束温度为1596℃。渣样冷却后表面呈黄色,渣检测结果FeO为1.5%。
经RH真空处理得到的钢水化学成分质量分数为:C0.001%、Si0.005%、Mn0.05%、P0.009%、S0.0086%、Alt0.004%、Cu0.019%、Cr0.018%、Ni0.002%。
方坯连铸:用160mm×160mm断面方坯连铸机浇注,采用大包下水口套长水口,中间包整体式水口保护浇注,用无碳覆盖剂和低碳保护渣,开启结晶器电磁搅拌装置,设定其频率为3Hz,电流为300A,浇注过程中间包钢水范围为1550℃~1568℃,拉速范围为2.4±0.2m/min。
连铸坯化学成分质量分数为:C0.002%、Si0.004%、Mn0.048%、P0.009%、S0.0083%、Alt0.003%、Cu0.014%、Cr0.018%、Ni0.001%。
Claims (2)
1.一种超低碳、低硅、低锰和低铝钢连铸坯的生产方法,包括如下步骤:
步骤1:铁水和废钢准备:选用化学成分质量分数Mn≤0.35%,Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%的铁水,铁水预处理脱硫至S≤0.003%,扒渣后铁水亮面≥90%; 选用化学成分质量分数S≤0.010%、Mn≤0.35%、Cu≤0.02%、Cr≤0.02%、Ni≤0.02%的优质废钢,废钢比按10%~15%控制;
步骤2:转炉冶炼:将优质废钢装入转炉后,兑入步骤1的脱硫铁水,顶吹氧气,底吹氩吹炼,供氧强度2.5~2.8Nm3/t·min,底吹供气强度0.04~0.08Nm3/t·min; 采用双渣法,加入石灰、轻烧白云石、萤石、烧结矿造渣料; 控制出钢时炉内钢水C范围在0.03%~0.05%、Mn≤0.05%、S≤0.012%、P≤0.010%,钢水温度范围在1630℃~1660℃,并测定炉内钢水氧活度,采用双渣法,一次倒渣时机为总吹氧量的30%~35%,钢水温度控制在1380℃~1440℃范围,炉渣碱度R控制在1.8~2.5范围,渣中FeO控制在8%~15%范围,倒渣率>50%;
步骤3:转炉出钢:出钢过程根据炉内钢水定氧结果,按完全脱氧程度加铝或含铝脱氧剂脱氧,出钢三分之二时吨钢加入1.5~2kg石灰渣洗,采用挡渣操作,出钢后吨钢加入0.8~1kg助静剂,按完全脱氧方式出钢过程加入铝或铝铁脱氧,出钢后钢中Alt要求在0.010%~0.020%范围;
步骤4:LF炉精炼:通电前吨钢加3~4kg石灰,强搅拌2~3分钟脱硫后通电升温,加石灰和合成渣造渣,间断性加铝粒扩散脱氧造还原性渣脱硫,精炼结束要求钢中S≤0.010%,钢水温度在1650℃~1660℃范围;
步骤5:RH真空处理:先抽真空自然脱碳5~6min,再根据钢中C含量吹氧强制脱碳,保证脱碳结束C≤0.002%,并控制真空度≤67Pa的时间≥10min; 脱碳后测定钢水氧活度,加铝脱氧并真空环流时间6min以上,脱氧后钢水氧活度控制在0.0020%~0.0040%范围,破真空后加入一定量的含铝脱氧剂,弱搅拌使脱氧剂与顶渣充分混合,降低钢包顶渣中FeO含量至1%~3%,并软吹氩15min以上;
步骤6:方坯连铸,连铸用断面尺寸不大于160mm×160mm的小方坯连铸机浇注,大包用长水口,中间包用整体式水口和无碳覆盖剂,结晶器采用低碳保护渣保护浇注;结晶器采用电磁搅拌,结晶器和二次冷却采用强冷模式; 钢水液相线温度为1534℃,浇注温度控制在1554℃~1574℃,拉速在2.2~2.6m/min。
2.一种如权利要求1所述的超低碳、低硅、低锰和低铝钢连铸坯的生产方法,其特征为:所述步骤5RH真空处理,当非连续处理本钢种时应先洗槽,洗槽钢水化学成分要求C≤0.08%、Si≤0.10%、Mn≤0.35%,并排空RH炉加料皮带上的残余合金。
Priority Applications (1)
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CN201711396906.XA CN109943680B (zh) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 一种超低碳、低硅、低锰和低铝钢连铸坯的生产方法 |
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