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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bandes, bei dem das Band zunächst in eine Förderrichtung durch einen Beizbereich geführt und in diesem gereinigt und/oder entzundert wird, wobei das Band anschließend in Förderrichtung weiter zu einem Walzbereich gefördert und in diesem einem Walzprozess unterzogen wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage für die Herstellung eines metallischen Bandes.
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Insbesondere betrifft die Erfindung das Walzen und Dressieren von kaltem Stahlband.
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Ein Verfahren der eingangs genannten Art offenbart beispielsweise die
JP 2003230901 A . Eine andere Lösung zeigt die
JP 2016087653 A .
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Zur Produktion von kaltem Stahlband wird das zunächst warmgewalzte, abgekühlte Band einem Beizvorgang und anschließend einem Walz/Dressiervorgang unterworfen. Dabei sind verschiedenste Anlagenkonzepte bekannt, die diesen Beiz-Walzvorgang beschreiben.
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Üblicherweise erfolgt der Entzunderungsvorgang durch eine Beize, daran schließt sich ein aus 4 bis 5 Walzvorgängen bestehender Reduktions- und Dressiervorgang an. Der Beiz- und Walzvorgang kann als Batch-Betrieb und als Endlosbetrieb sowohl einzeln als auch gekoppelt erfolgen.
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Bei einem Durchsatz von mehr als 1 Mio. Jahrestonnen empfiehlt sich eine gekoppelte Beiz-Tandemstraße.
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In Spezialfällen, wie bei der Herstellung von Edelstahl, werden unmittelbar nach dem Beizen Dressierstiche durchgeführt und dafür nach der Beize Dressiergerüste vorgesehen. Eine solche Lösung zeigt die
KR 20130064385 A . Allerdings erfolgt hier der Beizvorgang bei der Herstellung von Edelstahl an einer speziellen Stelle der Prozessroute, nämlich nach dem Reduzieren durch Kaltwalzen.
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Soll das Produktspektrum der Stähle in Beize und Walzbereich in Richtung der sog. „Advanced High Strength Steel of third generation“ - welche auch als AHSS3 oder GIGA-Stähle bezeichnet werden, da sie eine Zugfestigkeit von bis über 1000 N/mm2 aufweisen - erweitert werden, so sind die bekannten Anlagenkonzepte technisch und/oder wirtschaftlich nicht mehr geeignet, um sowohl konventionelle Stähle, also auch die genannten GIGA-Stähle zu walzen. Dies gilt umso mehr, als die Produktion dieser GIGA-Stähle derzeit nur unter Laborbedingungen gelingt, Investitionsentscheidungen in Anlagen jedoch eine Zukunftsentscheidung für mehrere Jahrzehnte umfassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden und eine entsprechende Anlage für die Herstellung eines metallischen Bandes bereitzustellen, so dass es möglich wird, ein breites Spektrum an Materialgüten herzustellen und das Produktionsspektrum, verglichen mit vorbekannten Lösungen, zu erweitern. Es soll auch möglich werden, bei Modernisierungsmaßnahmen bei gegebener Begrenzung auf einen einzelnen Umbaubereich Maßnahmen umzusetzen, mit denen das genannte Ziel erreicht werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Beizbereich in Förderrichtung hinter einer Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage ein Walzgerüst angeordnet wird, wobei das Band im Walzgerüst keinem Stich oder einem Dressierstich oder einem Reduzierstich unterzogen wird.
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Der Dressierstich wird dabei bevorzugt mit einem Umformgrad zwischen 0,05 % und 7 % ausgeführt, besonders bevorzugt zwischen 0,5 % und 3 %.
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Der Reduzierstich wird bevorzugt mit einem Umformgrad zwischen 7 % und 60 % ausgeführt, besonders bevorzugt zwischen 10 % und 30 %.
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Zum genannten Umformgrad sei angemerkt, dass dieser auch als Abwalzgrad bezeichnet wird und die Änderung der Blechdicke beim Walzen angibt. Der Abwalzgrad entspricht dem Umformgrad in Blechdickenrichtung.
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Das Reinigen und/oder Entzundern in der Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage erfolgt bevorzugt durch Beizen. Additiv oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Reinigen und/oder Entzundern in der Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage durch mechanisches und/oder hydrodynamisches Reinigen erfolgt.
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Das Reinigen und/oder Entzundern in der Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage, das Hindurchführen des Bandes durch das Walzgerüst und das Walzen im Walzbereich erfolgt bevorzugt in einem kontinuierlichen Prozess.
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Es ist alternativ allerdings auch möglich, dass das Reinigen und/oder Entzundern in der Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage und das Hindurchführen des Bandes durch das Walzgerüst auf der einen Seite vom Walzen im Walzbereich auf der anderen Seite entkoppelt ist.
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Das Walzen im Walzbereich wird vorzugsweise auf vier oder fünf Walzgerüsten vorgenommen. Aus dem Stand der Technik sind Tandemkaltwalzanlagen mit zwei bis sechs Walzgerüsten bekannt, in der Regel enthalten solche Anlagen vier bis fünf Walzgerüste. Das Walzen im Walzbereich wird vorzugsweise auf vier oder fünf Walzgerüsten vorgenommen
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Die Anlage für die Herstellung eines metallischen Bandes weist einen Beizbereich für die Reinigung und/oder Entzunderung des Bandes sowie einen in Förderrichtung dem Beizbereich nachfolgenden Walzbereich für das Walzen des Bandes auf und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass im Beizbereich in Förderrichtung hinter einer Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage ein Walzgerüst angeordnet ist, das ausgebildet ist, das Band keinem Stich oder einem Dressierstich oder einem Reduzierstich zu unterziehen.
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Der Abstand (in Förderrichtung) zwischen dem Walzgerüst und dem Walzbereich beträgt dabei zumeist mindestens 10 m, bevorzugt mindestens 15 m und besonders bevorzugt mindestens 20 m.
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Die Erfindung betrifft somit insbesondere das Beizen, Kaltwalzen und Dressieren von metallischem, bandförmigem Walzgut, speziell von Stahlband. Das vorgeschlagene Konzept stellt eine neue Anlagenanordnung und ein neues Produktionsverfahren bereit, durch die ein erweitertes Produktspektrum insbesondere betreffend höchstfester Materialgüten produziert werden kann.
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Das vorgeschlagene Konzept ist also geeignet, sowohl die bekannten Materialgüten wirtschaftlich zu produzieren als auch gleichzeitig die technischen Einrichtungen und Produktionsverfahren zur Produktion von GIGA-Stählen bereitzustellen.
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In den Beizbereich einer Produktionsanlage für Normalstahl wird gemäß dem vorgeschlagenen Konzept ein Inline-Walzgerüst eingefügt. Allerdings wird das Inline-Walzgerüst in seiner Auslegung und in der Ausstattung mit Produktionsmodi im Vergleich zu einem konventionellen Inline-Dressiergerüst derart ertüchtigt bzw. dafür vorgesehen, dass es nicht nur einen Dressierstich walzen kann, sondern alternativ auch einen Reduzierwalzstich. Wenn keinerlei Notwendigkeit für einen Dressier- oder Reduzierstich besteht, so wird das Gerüst aufgefahren und das Band ohne weitere Bearbeitung durch das Inline-Gerüst geführt.
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Aus dieser auf den ersten Blick einfachen Maßnahme ergeben sich überraschende Vorteile, speziell mit Blick auf das Walzen eines extrem breiten Produktionsspektrums:
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Die Beiz-Walzeinrichtung erlaubt nunmehr den Betrieb in den drei genannten Betriebsmod i.
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Die vorgeschlagene Integration des Inline-Walzgerüstes mit Dressiermodus in die Beizlinie erspart eine zusätzliche Einzelanlage in Form eines Warmband-Dressiergerüstes mit sämtlichen zugehörigen Nebeneinrichtungen und im Produktionsprozess notwendige Handhabungsschritte für Bunde.
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Die vorgeschlagene Integration des Inline-Walzgerüstes mit Reduktionmodus erlaubt es, den notwendigen Reduktionsvorgang für ein Walzprodukt auf ein weiteres Gerüst zu verteilen, so dass über die in der (Tandem)-Walzanlage zu Verfügung stehenden Gerüste hinaus ein weiteres Gerüst zusätzlich zur Verfügung steht, auf welches die Reduktionsstiche verteilt werden können.
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D. h. die zum Walzbereich gehörenden Walzgerüste müssen nicht für besondere Einzelprodukte, wie GIGA-Stähle/AHSS3, übermäßig stark ausgelegt werden und dann permanent bzw. immer wieder in Unterlast laufen, sondern können auf konventionelle Parameter ausgelegt werden. Alternativ kann vermieden werden, dass die Walzanlage permanent ein z. B. sechstes zusätzliches Gerüst in der Walzanlage aufweisen muss, welches in fast allen Produktionsfällen nicht notwendig ist. Die Kosten für dieses Gerüst können eingespart werden.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der entsprechenden Anlage kann ein extrem breites Spektrum an Materialgüten ohne deutlich höhere Investitionskosten hergestellt werden. Gleichzeitig wird durch die erweiterten Betriebsverfahren das Produktionsspektrum erweitert. Der erfindungsgemäße Vorschlag ist auch für Modernisierungsmaßnahmen geeignet, da sich durch die Begrenzung auf einen einzelnen Umbaubereich eine Vielzahl von Verbesserungen erreichen lässt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1 schematisch eine Anlage für die Herstellung eines metallischen Bandes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei einem Beizbereich (Reinigungs- und/oder Entzunderungsbereich) ein Walzbereich folgt, und
- 2 in der Darstellung gemäß 1 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 ist eine Anlage zur Herstellung eines Stahlbandes 1 schematisch angedeutet, bei der sich das herzustellende Band 1 in Förderrichtung F bewegt.
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1 versteht sich als Prinzipskizze, so dass auf die Darstellung von bekannten Tischen, Umlenkrollen, Schweißeinrichtungen, Bandspeichern, Medieneinrichtungen, Messeinrichtungen, Antrieben, Scheren, Bundtransporteinrichtungen etc. verzichtet wurde.
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Das Band 1 wird zunächst von einer Abwickeleinrichtung 7 abgewickelt und einem Beizbereich 2 zugeführt. In Förderrichtung F hinter dem Beizbereich 2 befindet sich ein Walzbereich 3, der fünf Walzgerüste 6 aufweist, mit denen das Band 1 in seiner Dicke reduziert wird. Anschließend wird das Band 1 in einer Aufwickeleinrichtung 8 aufgewickelt.
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Wesentlich ist, dass der Beizbereich 2 zum einen eine Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage 3 umfasst, der in Förderrichtung F folgend ein Walzgerüst 5 nachgeordnet ist; dieses ist ebenfalls noch Bestandteil des Beizbereichs 2.
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Die gesamte Produktionseinheit besteht also aus dem Beizbereich 2 und dem Walzbereich 3 zur Dickenreduktion des Bandes 1. Im Beizbereich wird das warmgewalzte abgekühlte Stahlband mit den entsprechenden Einrichtungen zunächst abgewickelt und im Wesentlichen durch Beizen entzundert, im Walzbereich 3 wird das entzunderte, gereinigte Stahlband auf Enddicke gewalzt und wieder aufgewickelt. Erfindungsgemäß wird ein ertüchtigtes Inline-Walzgerüst 5, welches gleichermaßen zur Durchführung von Dressierstichen als auch von Reduktionsstichen geeignet ist, in den Beizbereich hinter den Beizschritt eingefügt.
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In 1 ist eine gekoppelte Beiz-Tandemstraße dargestellt, welche auch die bevorzugte Anwendung darstellt. Prinzipiell lässt sich jedoch auch eine Entkoppelung der Bereiche vorsehen.
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Bevorzugt ist eine chemische Beize vorgesehen, wobei eine mechanische/ hydrodynamische Reinigung ergänzend vorgesehen sein kann. Die Anzahl der Walzgerüste der Tandemstraße ist stets größer zwei, bevorzugt sind 4 oder 5 Gerüste vorgesehen. Es ist erfindungsgemäß unabdingbar, dass der Beizvorgang vor der Walzreduktion stattfindet, um das wesentliche Walzgerüst 5 in den Beizbereich 2 zu integrieren und die daraus entstehenden Vorteile und Betriebsverfahren zu nutzen.
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Zu dem Produktionsverfahren sei folgendes angemerkt:
- Bedingt durch die Umschaltung des Inline-Walzgerüstes 5 kann in drei Betriebsmodi produziert werden:
- Betriebsmodus 1 - kein Stich: Das Band durchläuft den Beizbereich 2, ohne einen Dressier- oder Reduzierstich durch das Inline-Walzgerüst 5 zu erfahren; sämtliche notwendigen Walzvorgänge werden im Walzbereich 3 durchgeführt. Das Inline-Gerüst 5 ist inaktiv geschaltet.
- Betriebsmodus 2 - Dressierstich: Das Band durchläuft die Beizeinrichtung 4 und erfährt nach dem Beizvorgang durch das Inline-Walzgerüst 5 einen Dressierstich.
- Betriebsmodus 3 - Reduzierstich: Das Band durchläuft die Beizeinrichtung 4 und erfährt nach dem Beizvorgang durch das Inline-Walzgerüst 5 einen Reduzierstich.
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Wenn in der Produktionseinrichtung eine größere Produktionsmenge an gebeiztem und dressiertem Warmband hergestellt werden soll oder häufiger nur ein Reduktionsstich vorgesehen ist, können zusätzliche Abdien-, Zudien- und Überleiteinrichtungen sowie Bandspeicher vorgesehen werden, damit die Walzeinrichtung 3 keinen überflüssigen Produktionsstillstand aufweist, da sie an diesen Produktionsmengen nicht beteiligt ist. Dies bedeutet, dass eine vorher gekoppelte Produktionsanlage, z. B. in Form einer gekoppelten Beiz-Tandemstraße, in einen entkoppelten Zustand überführt (und später wieder zurückgeführt) werden kann. Diese Erweiterung der Erfindung ist in 2 illustriert.
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Auch 2 versteht sich als Prinzipskizze, so dass auf die Darstellung von bekannten Tischen, Umlenkrollen, Medieneinrichtungen, Messeinrichtungen, Antrieben, Scheren, Bundtransporteinrichtungen etc. verzichtet wurde. Näher angedeutet ist allerdings, dass der Beizbereich 2 mit diversen Bandspeichern 9 und einer Schweißeinrichtung 10 versehen wurde, da dies für die erweiterten Betriebsmodi relevant ist.
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Die gesamte Produktionseinheit besteht aus einem Beizbereich 2 und einem Walzbereich 3 zur Dickenreduktion. Zwischen dem Beizbereich 2 und dem Walzbereich 3 ist ein als Handlingbereich 11 bezeichneter Teilbereich eingefügt.
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Im Beizbereich 2 wird das warmgewalzte abgekühlte Stahlband mit den entsprechenden Einrichtungen 7 zunächst abgewickelt und in der Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage 4 entzundert, im Walzbereich 3 wird das entzunderte, gereinigte Stahlband auf Enddicke gewalzt und mit der Aufwickeleinrichtung 8 wieder aufgewickelt. Wiederum wird ein ertüchtigtes Inline-Walzgerüst 5, welches gleichermaßen zur Durchführung von Dressierstichen und von Reduktionsstichen geeignet ist, in den Beizbereich 2 hinter den Beizschritt eingefügt.
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Durch die in den Handlingbereich 11 eingefügte weitere Aufwickeleinrichtung 12 und Abwickeleinrichtung 13 sowie durch einen optionalen Bandspeicher 14 und ggf. weitere Schweißeinrichtungen kann die Betriebsweise noch weiter flexibilisiert werden und die Produktionsanlage insgesamt besser ausgelastet werden.
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Es ergibt sich folgende erweiterte Betriebsweise im Betriebsmodus „Dressierstich“:
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Für die Herstellung gebeizten Warmbandes gilt: Das Band 1 durchläuft die Beizeinrichtung 4 und erfährt nach dem Beizvorgang durch das Inline-Walzgerüst 5 einen Dressierstich. Das Band 1 wird anschließend im Handlingbereich 11 durch die Aufwickeleinrichtung 12 aufgewickelt. Der Beizbereich und der Walzbereich sind produktionstechnisch entkoppelt.
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Bei der Herstellung von Kaltband ohne vorherigen Durchlauf durch den Beizbereich gilt: Wird eine Produktionsfolge von gebeiztem Warmband durch den Beizbereich gemäß dem Betriebsmodus „Herstellung von gebeiztem Warmband“ hergestellt, so steht in dieser Zeit der Walzbereich still. Dieser Zustand ist bei hohem Maschinenstundensatz unerwünscht, so dass nunmehr vorgesehen werden kann, entkoppelt bereits vorgebeiztes Band über die Abwickeleinheit 13 dem Walzbereich 3 zuzuführen und in einer Stichfolge auf Zieldicke zu reduzieren.
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Wird ein Umschalten in einen anderen Betriebsmodus, z. B. Betriebsmodus „kein Stich“ oder „Reduzierstich“, erforderlich, so sind der Beizbereich
2 und der Walzbereich
3 wieder zu koppeln und gebeiztes Band aus dem Beizbereich
2 in den Walzbereich
3 zu überführen. Dazu kann beispielsweise eine Einrichtung und ein Verfahren vorgesehen werden, wie sie in der
DE 10 2018 207 026 A1 beschrieben sind.
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Ein theoretisch weiter denkbarer Betriebsmodus wäre, das gebeizte Band nach dem Beizvorgang durch das Inline-Walzgerüst 5 zu dressieren und anschließend im Walzbereich 3 weiter zu reduzieren. Technologisch ist dieser Betriebsmodus jedoch nicht sinnvoll, da die durch den Dressierstich aufgebrachten Material- und/oder Oberflächeneigenschaften in den folgenden Reduzierstichen wieder herausgewalzt würden. Somit dient diese Erwähnung ausschließlich der Vervollständigung.
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Folgende erweiterte Betriebsweise im Betriebsmodus „Reduzierstich“ ist weiterhin möglich:
- Variante 1: Das Band durchläuft die Beizeinrichtung 4 und erfährt nach dem Beizvorgang durch das Inline-Walzgerüst (3) einen Reduzierstich. Beim Durchlaufen des Walzbereichs 3 wird das Band 1 mit weiteren Reduzierstichen durch die Walzeinrichtung auf Enddicke gewalzt und anschließend aufgewickelt. Die Produktion erfolgt in gekoppeltem Zustand und das Band erfährt mehrere Reduktionsstiche in Folge, von denen einer im Beizbereich 2 und die weiteren im Walzbereich 3 stattfinden.
- Variante 2: Das Band durchläuft die Beizeinrichtung 4 und erfährt nach dem Beizvorgang durch das Inline-Gerüst 5 genau einen Reduzierstich und wird anschließend von der Aufwickeleinrichtung 12 im Handlingbereich 11 aufgewickelt. Der Beizbereich 2 und der Walzbereich 3 sind produktionstechnisch entkoppelt.
- Variante 3: Herstellung von Kaltband ohne vorherigen Durchlauf durch den Beizbereich. Wird eine Produktionsfolge von gebeiztem, einfach reduziertem Band 1 durch den Beizbereich gemäß der Variante 2 hergestellt, so steht in dieser Zeit der Walzbereich 3 still. Dieser Zustand ist bei hohem Maschinenstundensatz unerwünscht, so dass nunmehr vorgesehen werden kann, entkoppelt bereits vorgebeiztes Band über die Abwickeleinheit 13 dem Walzbereich 3 zuzuführen und in einer Stichfolge auf Zieldicke zu walzen.
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Wird ein Umschalten in einen anderen der genannten Betriebsmodi erforderlich, so sind der Beizbereich
2 und der Walzbereich
3 wieder zu koppeln und gebeiztes Band
1 aus dem Beizbereich
2 in den Walzbereich
3 zu überführen. Dazu können wieder Einrichtungen und Verfahren verwendet werden, wie sie in der
DE 10 2018 207 026 A1 beschrieben sind.
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Folgende technische Parameter sind für das Walzgerüst 5 bevorzugt vorgesehen:
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Die maximale Walzkraft beträgt 10 bis 20 MN, bevorzugt 13 bis 18 MN. Die Antriebsleistung beträgt 350 bis 1.200 kW pro Walze, bevorzugt 500 bis 1.000 kW pro Walze. Der Arbeitswalzendurchmesser liegt im Bereich zwischen 320 und 560 mm, bevorzugt zwischen 380 und 500 mm. Der Stützwalzendurchmesser liegt im Bereich zwischen 850 und 1450 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 950 und 1300 mm. Weitere Walzen können vorgesehen werden.
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Der Bandzug liegt im Bereich zwischen 120 und 350 kN, bevorzugt im Bereich zwischen 150 und 300 kN.
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Die Dressiergrade liegen, wie bereits oben erwähnt, bevorzugt im Bereich zwischen 0,05% und 7 %, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 und 3%.
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Die Dickenreduktion liegt bevorzugt im Bereich zwischen 7% und 60%, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 10 und 30 %.
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Im Dressiermodus kann ohne Walzmedium trockendressiert werden. Es ist aber auch ein Nassdressieren möglich.
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Im Reduziermodus wird als Walzmedium Emulsion und/oder Walzöl eingesetzt.
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Im Zusammenhang mit der verwendeten Nomenklatur sei folgendes angemerkt:
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Ein Reduzierstich ist ein Walzvorgang mit deutlicher Dickenreduktion und plastischer Umformung der gesamten Banddicke.
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Ein Dressierstich ist ein Walzvorgang mit geringer Umformung (weniger als 7%, bevorzugt weniger als 3%) zur Einstellung besonderer Oberflächeneigenschaften oder Materialeigenschaften (Eliminierung des Lüdersbereichs).
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Bei dem genannten gekoppelten Produktionsprozess oder Zustand sind der Beiz- und Walzbereich so verbunden, dass das Band endlos und ohne weitere zwischengeschaltete Wickel- und Bundtransportvorgänge vom Beizbereich in den Walzbereich überführbar ist.
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Beim entkoppelten Produktionsprozess sind zwischen dem Beizbereich und dem Walzbereich Wickeleinrichtungen vorgesehen, um das Band nach dem Beizvorgang aufzuwickeln und vor dem Walzvorgang abzuwickeln. Die Einheiten arbeiten unabhängig voneinander.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Band
- 2
- Beizbereich
- 3
- Walzbereich (Tandem-Walzeinrichtung)
- 4
- Reinigungs- und/oder Entzunderungsanlage
- 5
- Walzgerüst des Beizbereichs
- 6
- Walzgerüst des Walzbereichs
- 7
- Abwickeleinrichtung
- 8
- Aufwickeleinrichtung
- 9
- Bandspeicher
- 10
- Schweißeinrichtung
- 11
- Handlingbereich
- 12
- Aufwickeleinrichtung
- 13
- Abwickeleinrichtung
- 14
- Bandspeicher
- F
- Förderrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003230901 A [0003]
- JP 2016087653 A [0003]
- KR 20130064385 A [0007]
- DE 102018207026 A1 [0046, 0049]