DE19602249A1 - Early warning system for molten metal break-through in induction furnaces - Google Patents

Early warning system for molten metal break-through in induction furnaces

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Abstract

An early warning device for break-through of molten metal at the ceramic lining (3) of a melting furnace (especially an induction melting furnace) has an electrode (4) placed in the furnace lining and a second electrode (7) in the base of the crucible. The second electrode is connected by a current conductor to one pole of an ohmmeter (9) whose other pole is connected to one pole of a current source (8) whose other pole is, in turn, connected to the first electrode. The electrode in the upper part of the furnace wall consists of a horizontal ring shaped conductor (11) connected conductively to the upper ends of a large number of vertical, parallel conductors (12,12',12".) woven into a flat substrate made of electrically non-conductive material and which encloses the crucible. The substrate weave has preferably perpendicularly intersecting warp and weft threads, and the vertical conductors (12,12',12".) run parallel to or are the warp threads.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorwarneinrichtung für Durchbrüche von Metallschmelzen an keramischen Ofenfuttern von Schmelzöfen, insbesondere Indukti­ onsschmelzöfen, mit einer im Ofenfutter angeordne­ ten ersten Elektrode und einer am Tiegelboden vor­ gesehenen zweiten Elektrode, wobei die zweite Elektrode über einen Stromleiter an den einen Pol eines Ohmmeters angeschlossen ist und der andere Pol des Ohmmeters mit dem einen Anschluß einer Stromquelle verbunden ist, deren anderer Anschluß mit der ersten Elektrode in Verbindung steht.The invention relates to a pre-warning device for Breakthroughs of metal melts on ceramic Furnace feeding of melting furnaces, especially inductors on melting furnaces, with one arranged in the furnace lining first electrode and one on the bottom of the crucible seen second electrode, the second Electrode via a current conductor to one pole one ohmmeter is connected and the other Pole of the ohmmeter with one connection one Power source is connected, the other connector communicates with the first electrode.

Bekannt ist ein Induktionstiegelofen mit Überwa­ chungseinrichtung für den Tiegel aus voneinander isolierten, mit einem elektrischen Überwachungsge­ rät verbundenen Elektroden, wobei das bei Tiegel­ bruch aus dem Tiegel ausfließende Metall das Über­ wachungsgerät beeinflussende elektrische Impulse bewirkt, wobei zwischen Arbeitsspule und Tiegel eine Elektrode angeordnet ist, die aus einem den Tiegel rings umgebenden, in elektrisch nicht lei­ tende Schutz- bzw. Isolierungsschichten eingebet­ teten elektrisch leitenden Mantel aus Graphit be­ steht (DAS 2 005 240).An induction crucible furnace with monitoring is known device for the crucible from each other insulated with an electrical surveillance device advises connected electrodes, which is at Tiegel metal flowing out of the crucible breaks the over  electrical device influencing the monitoring device causes, between work coil and crucible an electrode is arranged, which consists of a Crucible surrounding, in electrically not lei protective or insulating layers embedded tested electrically conductive jacket made of graphite stands (DAS 2 005 240).

Weiterhin ist ein Induktionstiegelofen mit einem Tiegel aus Feuerfestmaterial, einer am Tiegel au­ ßen angebrachten Induktorspule und in die Tiegel­ wand eingesetzten Elektroden zur Überwachung des Tiegels auf Risse durchdringende Schmelze bekannt (DOS 2 824 590), wobei die Elektrode spiralförmig mit der gleichen Steigung wie die Windungen der Induktorspule ausgeführt ist und wobei im Boden des Tiegels eine zweite Elektrode als Erdleiter vorgesehen ist.Furthermore, an induction crucible furnace with a Crucible made of refractory material, one on the crucible attached inductor coil and in the crucible used electrodes for monitoring the Tiegel's melt penetrating crack is known (DOS 2 824 590), the electrode being spiral with the same slope as the turns of the Inductor coil is executed and being in the bottom the crucible has a second electrode as an earth conductor is provided.

Es ist auch eine Anordnung an Induktionsöfen be­ kannt, die anzeigt, ob die im Ofen befindliche Charge vollständig in den geschmolzenen Zustand übergegangen ist, wobei die Öfen mit einem Strom fester Frequenz gespeist werden, und wobei Meßge­ räte vorgesehen sind, die den Leistungsfaktor oder die Impedanz des Ofens während des Ofenbetriebes messen, wobei die Meßgeräte an Signalgebern gekop­ pelt sind, die ein Signal abgeben, wenn der Lei­ stungsfaktor oder die Impedanz während des Schmelzverlaufs für eine vorgegebene, vorzugsweise einstellbare Zeitspanne im wesentlichen unverän­ dert geblieben ist (DOS 2 904 516).There is also an array of induction furnaces knows, which indicates whether the one in the oven Batch completely in the molten state has passed, the stoves with a current fixed frequency are fed, and where Meßge councils are provided that have the power factor or the impedance of the furnace during furnace operation measure, with the measuring devices coupled to signal transmitters pelt that give a signal when the lei or the impedance during the Melting course for a given, preferably  adjustable period of time essentially unchanged remained (DOS 2 904 516).

Bei einer anderen Vorrichtung zur Anzeige begin­ nender und zur Verhütung vollständiger Schmelztie­ geldurchbrüche, insbesondere bei Induktionsöfen, bestehend aus mindestens einer in die Isolierung zwischen der Tiegelaußenwand und der In­ duktionsspule eingebetteten, axial geschlitzten Mantelelektrode, die über eine Spannungsquelle und ein Anzeigeinstrument mit dem Tiegel inneren in leitender Verbindung steht, ist die Mantelelektro­ de im Randbereich der Induktionsspule entlang des gesamten Umfanges unterteilt (DE 1.220.086), wobei eine zweite Elektrode am Tiegelboden vorgesehen ist die unmittelbar mit der Spannungsquelle in Verbindung steht.In another display device, begin and to prevent complete melting breakthroughs in money, especially in induction furnaces, consisting of at least one in the insulation between the outer wall of the crucible and the In induction coil embedded, axially slotted Sheathed electrode, which has a voltage source and an indicating instrument with the crucible inside is the conductive connection, is the jacket electrical de in the edge area of the induction coil along the whole scope divided (DE 1.220.086), whereby a second electrode is provided on the crucible bottom is the one with the voltage source in Connection is established.

Bekannt ist auch eine Anordnung zur Feststellung von Fehlern in der bzw. in den Spulen und auch im Tiegel eines Induktionsofens (DOS 1 565 284), bei dem der Spulenleiter von einer von diesem isolier­ ten, den Spulenleiter ganz oder teilweise um­ schließenden Metallhülle umgeben ist, wobei die den Spulenleiter ganz oder teilweise umschließende metallische Hülle und der Leiter an einem Spule­ nende elektrisch verbunden und am anderen Spule­ nende direkt oder über einen Isoliertransformator über ein Relais und/oder ein spannungsmessendes Organ verbunden sind. An arrangement for detection is also known of faults in or in the coils and also in the Crucible of an induction furnace (DOS 1 565 284), at isolate the coil conductor from one of them all or part of the coil conductor closing metal shell is surrounded, the completely or partially enclosing the coil conductor metallic sheath and the conductor on a coil nend electrically connected and on the other coil end directly or via an isolating transformer via a relay and / or a voltage measuring Organ are connected.  

Weiterhin ist eine Vorwarneinrichtung für Durch­ brüche von Metallschmelzen an keramischen Ofenfut­ tern von Schmelzöfen, insbesondere von Induktions­ schmelzöfen bekannt (DE 41 20 205), mit einem auf der Außenseite des jeweiligen Ofenfutters anzuord­ nenden Netzwerk von Elektroden, die in zwei Grup­ pen unterschiedlicher Polarität unterteilt sind, welche in Abständen voneinander angeordnet sind und die zur Ermittlung des elektrischen, tempera­ turabhängigen Widerstandes des Ofenfutters zwi­ schen den beiden Elektrodengruppen mit einer Aus­ werteinheit verbindbar sind, wobei das Elektroden­ netzwerk einseitig auf einer keramischen Folie an­ geordnet ist, die entweder mit der mit dem Elek­ trodennetzwerk versehenen Seite oder mit der die­ sem abgewandten Seite an der Außenseite des Ofen­ futters anzuordnen ist, wobei die Folie im ersten Fall eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit sowie eine geringere elektrische Leitfähigkeit und im zweiten Fall eine etwa gleiche oder höhere Wärmeleitfähig­ keit sowie eine etwa gleiche oder höhere elektri­ sche Leitfähigkeit gegenüber dem keramischen Mate­ rial des Ofenfutters hat.There is also a pre-warning device for through Fractions of molten metal on ceramic furnace lining ters of melting furnaces, especially induction melting furnaces known (DE 41 20 205), with a to be arranged on the outside of the respective furnace lining ning network of electrodes, which are divided into two groups different polarity are divided, which are spaced from each other and the one for determining the electrical, tempera door-dependent resistance of the furnace lining between between the two electrode groups with an off value unit can be connected, the electrodes network on one side on a ceramic film is ordered, either with that with the elec side provided with the trode network or with the This side facing away from the outside of the oven to be arranged, the film in the first Case a lower thermal conductivity as well as a lower electrical conductivity and in the second Case an approximately the same or higher thermal conductivity speed as well as approximately the same or higher electri cal conductivity compared to ceramic mate rial of the furnace lining.

Bekannt ist auch eine Vorwarneinrichtung, bei der der Tiegel von einem Gewebe aus Asbestfasern und elektrisch leitfähigen Fäden umgriffen ist (GB 704.960), wobei die leitfähigen Fäden sämtlich als Kettfäden ausgerichtet sind und die die Schuß­ fäden bildenden Asbestfasern kreuzen. Die oberen und unteren Enden der leitfähigen Fäden sind je­ weils abwechselnd mit der den unteren und der den oberen Rand des Tiegels umgreifenden Sammelschiene verbunden, wobei die obere Sammelschiene über eine Leitung, in die eine Drossel eingeschaltet ist, und die untere Sammelschiene über eine Leitung mit zwischengeschaltetem Kondensator mit einer Alarm­ einrichtung verbunden sind. Der Alarm wird bei dieser Vorwarneinrichtung ausgelöst, wenn die Schmelze sowohl einen mit der oberen als auch gleichzeitig einen mit der unteren Sammelschiene verbundenen Kettfaden erreicht.A prewarning device is also known in which the crucible of a fabric made of asbestos fibers and electrically conductive threads is encompassed (GB 704.960), the conductive threads all are aligned as warp threads and the weft cross threads forming asbestos fibers. The top and lower ends of the conductive threads are each  because alternating with the lower and the top of the crucible encompassing the crucible connected, the upper busbar via a Line in which a choke is switched on and the lower busbar via a line intermediate capacitor with an alarm facility are connected. The alarm goes off at this warning device triggered when the Melt both one with the top and one at the same time one with the lower busbar connected warp thread reached.

Schließlich ist eine Vorrichtung zur Signalisie­ rung entstehender Schmelztiegeldurchbrüche bei In­ duktionsschmelzöfen bekannt (DAS 12 08 451), be­ stehend aus zwei voneinander isolierten, über eine Spannungsquelle mit einem elektrischen Überwa­ chungsgerät verbundene, vorzugsweise zylindrische Elektroden, wobei die beiden Elektroden als durch eine isolierende Zwischenlage voneinander getrenn­ te metallene Zylinder ausgebildet sind, die, den Tiegel eines Induktionsofens koaxial umschließend, zwischen dem Tiegel und der Induktionsspule und von der letzten isoliert angeordnet sind.Finally, is a device for signaling of melting crucible breakthroughs at In duction melting furnaces known (DAS 12 08 451), be consisting of two isolated from each other, over one Power source with an electrical monitor chungsgerät connected, preferably cylindrical Electrodes, the two electrodes being considered by an insulating liner separated te metal cylinders are formed, the Enclosing the crucible of an induction furnace coaxially, between the crucible and the induction coil and are isolated from the last one.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, eine Vorwarneinrichtung zu schaffen, die einen Tiegeldurchbruch besonders früh erkennt und anzeigt. Darüber hinaus soll die Vorwarneinrich­ tung unempfindlich gegenüber Polarisationseffekten und originär verursachten Spannungsabfällen sein. The object of the present invention is to achieve reason to create a warning device that detects a crucible breakthrough particularly early and displays. In addition, the pre-warning device insensitive to polarization effects and originally caused voltage drops.  

Schließlich sollen die Standzeit und die Bruch­ unempfindlichkeit des Tiegels erhöht werden.After all, the tool life and the break should crucible insensitivity can be increased.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die im Ofenfutter angeordnete erste Elektrode aus einer horizontalen, einen offenen Kreisring bildenden oberen Stromschiene besteht, die mit ei­ ner Vielzahl paralleler und gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordneter Leiter-Zuschnitte verknüpft ist, die jeweils mit ihren oberen Enden leitend mit der oberen Stromschiene verbunden sind, wobei die Leiter-Zuschnitte in ein aus elek­ trisch isolierendem Werkstoff bestehendes textiles Flächengebilde mit vorzugsweise sich rechtwinklig kreuz enden Fädensystemen eingewoben sind, das den Tiegel koaxial umschließt.According to the invention, this object is achieved by that the first electrode arranged in the furnace lining from a horizontal, an open annulus forming upper busbar, which with egg a large number of parallel and even on the Circumferential distribution of conductor cuts is linked, each with its upper ends conductively connected to the upper conductor rail are, with the conductor cuts in an elec existing insulating textile Fabric with preferably rectangular cross-end thread systems are woven, the Crucible encloses coaxially.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist die im Ofenfutter angeordnete erste Elektrode aus einem endlichen Drahtzuschnitt gebildet, der entspre­ chend einer Mäanderlinie ausgeformt ist und insge­ samt eine etwa halbzylindrische Konfiguration auf­ weist, wobei der Drahtzuschnitt in ein aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff bestehendes tex­ tiles Flächengebilde mit vorzugsweise sich recht­ winklig kreuzenden Fädensystemen (14, 14′, . . ., 15, 15′, . . .)eingewoben ist, das den Tiegel koaxial umschließt.In an alternative embodiment, the first electrode arranged in the furnace lining is formed from a finite wire blank, which is shaped accordingly to a meandering line and has an overall approximately semi-cylindrical configuration, the wire blank being preferably made of a tex tiles sheet material made of an electrically insulating material thread systems crossing at right angles ( 14 , 14 ',..., 15 , 15 ',...), which coaxially surrounds the crucible.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Tiegel aus einem zy­ lindrischen Ofenfutter 3, einer dieses umschlie­ ßenden Induktionsspule 6, einem Dauerfutter 2, ei­ ner Bodenplatte 5, einer in das Dauerfutter 2 ein­ gebetteten ersten Elektrode 4 bzw. 10, einer im Boden des Dauerfutters vorgesehenen zweiten Elek­ trode 7 und einem Ohmmeter 9 mit Stromquelle 8. Eine für die Messung des Widerstandes geeignete Schaltung ist in der OS 43 22 463 A1 näher be­ schrieben.As shown in Fig. 1, the crucible consists of a zy-cylindrical furnace lining 3 , an induction coil 6 enclosing this, a permanent lining 2 , egg ner base plate 5 , one embedded in the permanent lining 2, a first electrode 4 or 10 , one in the bottom of the Permanent feed provided second electrode 7 and an ohmmeter 9 with current source 8 . A suitable circuit for measuring the resistance is described in more detail in OS 43 22 463 A1.

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 strichliert angedeutete erste Elektrode 4 in der Seitenansicht. Diese Elektrode 4 besteht aus einer am oberen Rand des Tiegels vorgesehenen ringförmigen Stromschiene 11, die mit einer Vielzahl im Abstand zueinander an dieser befestigten und auf dieser gleichmäßig ver­ teilt angeordneten Leiter-Zuschnitten 12, 12′, 12′′, . . . versehen ist. Diese elektrischen Leiter-Zuschnitte sind lotrecht angeordnet und bilden die Kettfäden eines Gewebes, dessen Schuß­ fäden 15, 15′, 15′′, . . . aus einem elektrisch isolie­ renden, wärmefesten Werkstoff, beispielsweise aus Glasfasern, bestehen. Im Falle eines Tiegeldurch­ bruchs verändert sich der Widerstand zwischen den beiden Elektroden 7 und 4, was dann zur Alarm- Auslösung führt. FIG. 2 shows the first electrode 4, indicated by dashed lines in FIG. 1, in a side view. This electrode 4 consists of a provided at the top of the crucible ring-shaped busbar 11 , which is fastened with a plurality of spaced apart from each other and on this evenly arranged conductor cuts 12 , 12 ', 12 '',. . . is provided. These electrical conductor blanks are arranged vertically and form the warp threads of a fabric, the weft threads 15 , 15 ', 15 '',. . . consist of an electrically insulating, heat-resistant material, for example made of glass fibers. In the event of a crucible breakdown, the resistance between the two electrodes 7 and 4 changes , which then leads to an alarm being triggered.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist an Stelle einer ringförmigen Stromschiene 11 mit Lei­ ter-Zuschnitten 12, 12′, . . . ein einziger endlicher Drahtzuschnitt 13 vorgesehen, der mäanderförmig verläuft und jeweils mit seinen Abschnitten 13a, 13b, 13c, . . . die Kettfäden eines Gewebes bil­ det, dessen Schußfäden 15, 15′, 15′′, . . . aus Glasfa­ sern bestehen.In the embodiment of FIG. 3 is in place of an annular bus bar 11 with Lei ter-blanks 12 , 12 ',. . . a single finite wire blank 13 is provided, which runs in a meandering shape and each with its sections 13 a, 13 b, 13 c,. . . the warp threads of a fabric bil det, the weft threads 15 , 15 ', 15 '',. . . consist of glass fibers.

Bei beiden Ausführungsformen können neben den Drahtzuschnitten 12, 12′, 12′′, . . . bzw. den sich vertikal erstreckenden Partien 13a, 13b, 13c, . . . des mäanderförmig verlegten Stromleiters 13 weitere Kettfäden 14, 14′, 14′′, . . . vorgesehen sein. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 führt ein Tiegeldurchbruch zu einer sofortigen Widerstand­ sänderung zwischen der zweiten Elektrode 7 und der ersten Elektrode 10.In both embodiments, in addition to the wire blanks 12 , 12 ', 12 '',. . . or the vertically extending parts 13 a, 13 b, 13 c,. . . of the meandering conductor 13 further warp threads 14 , 14 ', 14 '',. . . be provided. Also in the embodiment according to FIG. 3, a crucible breakdown leads to an immediate resistance sänderung between the second electrode 7 and the first electrode 10.

Claims (2)

1. Vorwarneinrichtung für Durchbrüche von Me­ tallschmelzen an keramischen Ofenfuttern (3) von Schmelzöfen, insbesondere von Induktions­ schmelzöfen, mit einer im Ofenfutter (3) an­ geordneten ersten Elektrode (4) und einer am Boden (5) des Tiegels vorgesehenen zweiten Elektrode (7), wobei die zweite Elektrode (7) über einen Stromleiter an den einen Pol eines Ohmmeters (9) angeschlossenen ist und der an­ dere Pol des Ohmmeters (9) mit dem einen An­ schluß einer Stromquelle (8) verbunden ist, deren anderer Anschluß mit der ersten Elek­ trode (4) in Verbindung steht, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die im oberen Teil des Ofenfutters (3) angeordnete erste Elektrode (4) aus einer sich horizontal erstreckenden, einen offenen Kreisring bildenden Stromschie­ ne (11) besteht, die mit einer Vielzahl pa­ ralleler und gleichmäßig auf ihrem Umfang verteilt angeordneter, lotrechter Lei­ ter-Zuschnitte (12, 12′, 12′′, . . . ) verknüpft ist, wobei die Leiter-Zuschnitte jeweils mit ihren oberen Enden leitend mit der oberen Stromschiene (11) verbunden sind und in ein aus elektrisch isolierendem Werkstoff beste­ hendes, textiles Flächengebilde mit vorzugs­ weise sich rechtwinklig kreuz enden Fädensy­ stemen eingewoben sind, das den Tiegel koa­ xial umschließt, wobei sich die Leiter-Zu­ schnitte (12, 12′, . . . ) parallel den Kettfäden (14, 14′, 14′′, . . . ) erstrecken oder diese selbst bilden.1. Pre-warning device for breakthroughs of metal melts on ceramic furnace linings ( 3 ) of melting furnaces, in particular induction melting furnaces, with an ordered first electrode ( 4 ) in the furnace lining ( 3 ) and a second electrode ( 7 ) provided on the bottom ( 5 ) of the crucible ), the second electrode ( 7 ) being connected via a current conductor to the one pole of an ohmmeter ( 9 ) and the other pole of the ohmmeter ( 9 ) being connected to the one connection to a current source ( 8 ), the other connection of which is connected to the first elec trode ( 4 ) is connected, characterized in that the first electrode ( 4 ) arranged in the upper part of the furnace lining ( 3 ) consists of a horizontally extending current rail ne ( 11 ) forming an open annulus, which with a plurality of pa ralleler and evenly distributed over their circumference, vertical Lei ter-blanks ( 12 , 12 ', 12 '',...) is linked, the ladder cut-out The upper ends are each conductively connected to the upper busbar ( 11 ) and are woven into a textile fabric consisting of an electrically insulating material, preferably with thread systems crossing at right angles, which coaxially surrounds the crucible, the Head-To cuts ( 12 , 12 ',. . . ) parallel to the warp threads ( 14 , 14 ', 14 '',...) or form them themselves. 2. Vorwarneinrichtung für Durchbrüche von Me­ tallschmelzen an keramischen Ofenfuttern (3) von Schmelzöfen, insbesondere von Induktions­ schmelzöfen, mit einer im Ofenfutter (3) an­ geordneten ersten Elektrode (10) und einer am Boden (5) des Tiegels vorgesehenen zweiten Elektrode (7), wobei die zweite Elektrode (7) über einen Stromleiter an den einen Pol eines Ohmmeters (9) angeschlossenen ist und der an­ dere Pol des Ohmmeters (9) mit dem einen An­ schluß einer Stromquelle (8) verbunden ist, deren anderer Anschluß mit der ersten Elek­ trode (10) in Verbindung steht, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die im Ofenfutter (3) ange­ ordnete erste Elektrode (10) aus einem endli­ chen Drahtzuschnitt (13) gebildet ist, der entsprechend einer Mäanderlinie ausgeformt ist, wobei der Drahtzuschnitt (13) in ein aus einem elektrisch isolierendem Werkstoff be­ stehendes, textiles Flächengebilde mit vor­ zugsweise sich rechtwinklig kreuzenden Fäden­ systemen (14, 14′, . . ., 15, 15′, . . .) eingewoben ist und die sich lotrecht erstreckenden Par­ tien des Drahtzuschnitts (13a, 13b, 13c, . . . ) selbst die Kettfäden bilden oder parallel zu aus Isoliermaterial gebildeten Kettfäden (14, 14′, 14′′, . . .) angeordnet sind.2. Pre-warning device for breakthroughs of metal melts on ceramic furnace linings ( 3 ) of melting furnaces, in particular induction melting furnaces, with an ordered first electrode ( 10 ) in the furnace lining ( 3 ) and a second electrode ( 7 ) provided on the bottom ( 5 ) of the crucible ), the second electrode ( 7 ) being connected via a current conductor to the one pole of an ohmmeter ( 9 ) and the other pole of the ohmmeter ( 9 ) being connected to the one connection to a current source ( 8 ), the other connection of which is connected to the first electrode ( 10 ) is connected, characterized in that the first electrode ( 10 ) arranged in the furnace lining ( 3 ) is formed from a finite wire blank ( 13 ) which is shaped according to a meandering line, the wire blank ( 13 ) in an existing of an electrically insulating material, textile fabric with preferably crossing at right angles thread systems ( 14 , 14 ',... , 15 , 15 ′,. . .) is woven and the perpendicularly extending parts of the wire cut ( 13 a, 13 b, 13 c,...) form the warp threads themselves or parallel to warp threads ( 14 , 14 ', 14 '',.) formed from insulating material. .) are arranged.
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