JPH05330899A - 炭素含有塩基性耐火物 - Google Patents
炭素含有塩基性耐火物Info
- Publication number
- JPH05330899A JPH05330899A JP4168355A JP16835592A JPH05330899A JP H05330899 A JPH05330899 A JP H05330899A JP 4168355 A JP4168355 A JP 4168355A JP 16835592 A JP16835592 A JP 16835592A JP H05330899 A JPH05330899 A JP H05330899A
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- Japan
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- refractory
- carbon
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冶金分野における炭素含有塩基性耐火物を、
炭素質原料の欠点を補充して優れた特性を十分に発揮で
きるようにすることにある。 【構成】 炭素質原料５〜３０重量％、塩基性耐火原料
７０〜９５重量％を含有する耐火材料に対し、二硼化チ
タンを外掛けで0.１〜１０重量％、必要により金属アル
ミニウムを外掛けで0.１〜１０重量％添加し、炭素質含
有塩基性耐火物を内外面から耐酸化性、耐スポ−リング
性を向上できるようにしている。
炭素質原料の欠点を補充して優れた特性を十分に発揮で
きるようにすることにある。 【構成】 炭素質原料５〜３０重量％、塩基性耐火原料
７０〜９５重量％を含有する耐火材料に対し、二硼化チ
タンを外掛けで0.１〜１０重量％、必要により金属アル
ミニウムを外掛けで0.１〜１０重量％添加し、炭素質含
有塩基性耐火物を内外面から耐酸化性、耐スポ−リング
性を向上できるようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冶金分野における炭素
含有塩基性耐火物に関する。
含有塩基性耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素質原料を配合した炭素含有耐火物
は、耐スポ−リングが向上するとともに、スラグや溶融
金属に対する耐食性も向上することなどから、近年幅広
い用途に適用されている。特に、有機結合剤を用いた炭
素含有不焼成耐火物は、焼成を必要とせず省エネルギ−
化の要請にも適合していることから、種々の耐火材原料
と組み合わせて各種実炉に用いられている。
は、耐スポ−リングが向上するとともに、スラグや溶融
金属に対する耐食性も向上することなどから、近年幅広
い用途に適用されている。特に、有機結合剤を用いた炭
素含有不焼成耐火物は、焼成を必要とせず省エネルギ−
化の要請にも適合していることから、種々の耐火材原料
と組み合わせて各種実炉に用いられている。
【０００３】上記不焼成耐火物のうち、例えば焼成マグ
ネシアクリンカ−あるいは電融マグネシア等の塩基性原
料と、例えば鱗状黒鉛等の炭素質原料を配合したＭｇＯ
−Ｃ質れんがのような炭素含有塩基性耐火物は、転炉、
電気炉等に多くに使用され、飛躍的に炉寿命を延長させ
ている。しかし、ＭｇＯ−Ｃ質れんが等の炭素含有塩基
性耐火物の組織間の結合は、比較的結合力に乏しい炭素
結合に依存しているため、熱間強度が低く、強い酸化性
雰囲気下においては、急速に炭素質原料が酸化されて組
織が脆弱化し、溶損速度が著しく増大するという欠点が
指摘されている。
ネシアクリンカ−あるいは電融マグネシア等の塩基性原
料と、例えば鱗状黒鉛等の炭素質原料を配合したＭｇＯ
−Ｃ質れんがのような炭素含有塩基性耐火物は、転炉、
電気炉等に多くに使用され、飛躍的に炉寿命を延長させ
ている。しかし、ＭｇＯ−Ｃ質れんが等の炭素含有塩基
性耐火物の組織間の結合は、比較的結合力に乏しい炭素
結合に依存しているため、熱間強度が低く、強い酸化性
雰囲気下においては、急速に炭素質原料が酸化されて組
織が脆弱化し、溶損速度が著しく増大するという欠点が
指摘されている。
【０００４】そこで、上記炭素成分の受ける酸化作用を
抑制して、熱間強度特性を改善するために炭素含有塩基
性耐火物の原料に、例えばＡｌ、ＳｉやＡｌ−Ｓｉ合金
等の易酸化性金属を添加することが提案されている。
抑制して、熱間強度特性を改善するために炭素含有塩基
性耐火物の原料に、例えばＡｌ、ＳｉやＡｌ−Ｓｉ合金
等の易酸化性金属を添加することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｓ
ｉやＡｌ−Ｓｉ合金を添加した炭素含有塩基性耐火物
は、耐酸化性や熱間強度特性が向上する一方で、耐スラ
グ性が低下する傾向があり、Ａｌ単体が添加される例が
多い。
ｉやＡｌ−Ｓｉ合金を添加した炭素含有塩基性耐火物
は、耐酸化性や熱間強度特性が向上する一方で、耐スラ
グ性が低下する傾向があり、Ａｌ単体が添加される例が
多い。
【０００６】ところが、Ａｌを添加した、例えば不焼成
ＭｇＯ−Ｃ質れんがのような炭素含有塩基性耐火物は、
１０００℃以上の熱間における強度特性を著しく改善で
き、かつ酸化雰囲気において優れた抵抗性を付与できる
が、結合剤として添加したフェノ−ルレジンやタ−ルピ
ッチの分解温度である４００℃付近から、Ａｌによる熱
間強度の増大の効果が顕れる温度の１０００℃付近まで
の温度域で脆弱層が形成されるために該温度域での熱間
強度は低下し、さらに上記脆弱層を中心に亀裂が発生し
て剥離が生じる、いわゆる構造スポ−リングによる損耗
を引き起こすものであった。
ＭｇＯ−Ｃ質れんがのような炭素含有塩基性耐火物は、
１０００℃以上の熱間における強度特性を著しく改善で
き、かつ酸化雰囲気において優れた抵抗性を付与できる
が、結合剤として添加したフェノ−ルレジンやタ−ルピ
ッチの分解温度である４００℃付近から、Ａｌによる熱
間強度の増大の効果が顕れる温度の１０００℃付近まで
の温度域で脆弱層が形成されるために該温度域での熱間
強度は低下し、さらに上記脆弱層を中心に亀裂が発生し
て剥離が生じる、いわゆる構造スポ−リングによる損耗
を引き起こすものであった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、炭素
質原料５〜３０重量％、塩基性耐火原料７０〜９５重量
％を含有する耐火材料に対し、二硼化チタンを外掛けで
0.１〜１０重量％、必要により金属アルミニウムを外掛
けで0.１〜１０重量％添加したことを特徴とする炭素含
有塩基性耐火物を提供するにある。
点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、炭素
質原料５〜３０重量％、塩基性耐火原料７０〜９５重量
％を含有する耐火材料に対し、二硼化チタンを外掛けで
0.１〜１０重量％、必要により金属アルミニウムを外掛
けで0.１〜１０重量％添加したことを特徴とする炭素含
有塩基性耐火物を提供するにある。
【０００８】
【作用】本発明の炭素含有塩基性耐火物を使用すると、
その添加した二硼化チタンが、使用時に耐火物表面付近
で雰囲気中の酸素と反応してチタニアおよび酸化硼素を
生成する。そして、チタニア、酸化硼素の融液によっ
て、耐火物の表面を被覆できて、炭素質原料が酸化する
のを防止できる。
その添加した二硼化チタンが、使用時に耐火物表面付近
で雰囲気中の酸素と反応してチタニアおよび酸化硼素を
生成する。そして、チタニア、酸化硼素の融液によっ
て、耐火物の表面を被覆できて、炭素質原料が酸化する
のを防止できる。
【０００９】また、耐火物の内部においても、一酸化炭
素と反応してチタニア、酸化硼素、炭素を生成し、酸化
によって減少した炭素を補填するとともに、れんが組織
を緻密化して耐酸化性、耐スポ−リング性等を向上す
る。
素と反応してチタニア、酸化硼素、炭素を生成し、酸化
によって減少した炭素を補填するとともに、れんが組織
を緻密化して耐酸化性、耐スポ−リング性等を向上す
る。
【００１０】なお、金属アルミニウムを上記二硼化チタ
ンとともに添加することによって、上記した酸化防止温
度域を広くでき、より優れた酸化防止効果を得ることが
できる。
ンとともに添加することによって、上記した酸化防止温
度域を広くでき、より優れた酸化防止効果を得ることが
できる。
【００１１】
【実施例】本発明の炭素含有塩基性耐火物は、炭素原料
５〜３０重量％、塩基性耐火原料７０〜９５重量％を含
有する耐火材料に対し、二硼化チタンを外掛けで0.１〜
１０重量％、必要により金属アルミニウムを外掛けで0.
１〜１０重量％添加したことを特徴としている。
５〜３０重量％、塩基性耐火原料７０〜９５重量％を含
有する耐火材料に対し、二硼化チタンを外掛けで0.１〜
１０重量％、必要により金属アルミニウムを外掛けで0.
１〜１０重量％添加したことを特徴としている。
【００１２】炭素質原料としては、例えば鱗状黒鉛、土
状黒鉛、人造黒鉛、カ−ボンブラック、石油ピッチコ−
クス、鋳物用コ−クス等を使用することができ、その配
合量は本発明が適用される炭素含有塩基性耐火物の用途
によって異なるが、耐火材料全量に対して５〜３０重量
％が好ましい。特に、上記鱗状黒鉛を炭素質原料として
添加する場合、５重量％未満の配合量では高い耐スポ−
リング性等の炭素質原料を配合することよって得られる
効果を十分発揮できず、また３０重量％を超えると耐食
性が低下して好ましくない。
状黒鉛、人造黒鉛、カ−ボンブラック、石油ピッチコ−
クス、鋳物用コ−クス等を使用することができ、その配
合量は本発明が適用される炭素含有塩基性耐火物の用途
によって異なるが、耐火材料全量に対して５〜３０重量
％が好ましい。特に、上記鱗状黒鉛を炭素質原料として
添加する場合、５重量％未満の配合量では高い耐スポ−
リング性等の炭素質原料を配合することよって得られる
効果を十分発揮できず、また３０重量％を超えると耐食
性が低下して好ましくない。
【００１３】炭素質原料の粒径は、特に制限されず、適
宜選択すれば良いが、通常１mm以下程度のものを使用す
ることが好ましい。
宜選択すれば良いが、通常１mm以下程度のものを使用す
ることが好ましい。
【００１４】塩基性耐火原料としては、通常のものがい
ずれも使用でき、例えばマグネシア、ドロマイト、スピ
ネル、ライムクリンカ−等を挙げることができる。これ
らの粒径は、特に制限されず、適宜選択すれば良いが、
通常５mm以下程度のものを使用するのが好ましい。
ずれも使用でき、例えばマグネシア、ドロマイト、スピ
ネル、ライムクリンカ−等を挙げることができる。これ
らの粒径は、特に制限されず、適宜選択すれば良いが、
通常５mm以下程度のものを使用するのが好ましい。
【００１５】本発明は、二硼化チタン（ＴｉＢ2 ）の粉
末を外掛けで0.１〜１０重量％添加するもので、それに
よって次のような効果が発揮される。
末を外掛けで0.１〜１０重量％添加するもので、それに
よって次のような効果が発揮される。
【００１６】ＴｉＢ2 は、使用時に耐火物表面付近にお
いて、雰囲気中の酸素と反応して、ＴｉＢ2 ＋5/2 Ｏ2
→ＴｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 のようにチタニアおよび酸化硼素
を生成する。酸化硼素は、約４５０℃で溶融して耐火物
表面を被覆するため、比較的低温で炭素質原料の酸化を
防止する。
いて、雰囲気中の酸素と反応して、ＴｉＢ2 ＋5/2 Ｏ2
→ＴｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 のようにチタニアおよび酸化硼素
を生成する。酸化硼素は、約４５０℃で溶融して耐火物
表面を被覆するため、比較的低温で炭素質原料の酸化を
防止する。
【００１７】そして、上記チタニアと酸化硼素とが反応
して粘性の高い融液を形成し、耐火物表面を被覆して炭
素質原料の酸化を防止する。
して粘性の高い融液を形成し、耐火物表面を被覆して炭
素質原料の酸化を防止する。
【００１８】余剰の酸化硼素は、耐火物中の諸成分と反
応し、例えばマグネシアとの場合には、３ＭｇＯ・Ｂ2
Ｏ3 が形成され、表面を被覆して炭素質原料の酸化消失
を防ぐ。
応し、例えばマグネシアとの場合には、３ＭｇＯ・Ｂ2
Ｏ3 が形成され、表面を被覆して炭素質原料の酸化消失
を防ぐ。
【００１９】耐火物内部においては、一酸化炭素と反応
してチタニア、酸化硼素および炭素を生成し、酸化によ
って減少した炭素を補填するとともに、れんが組織を緻
密化して炭素含有耐火物の耐酸化性を向上する。
してチタニア、酸化硼素および炭素を生成し、酸化によ
って減少した炭素を補填するとともに、れんが組織を緻
密化して炭素含有耐火物の耐酸化性を向上する。
【００２０】上記ＴｉＢ2 の粒径は、特に制限されない
が、通常0.２５mm以下程度、好ましくは0.０７４mm以下
程度とするのがよい。ＴｉＢ2 の配合量は、耐火物原料
に対して外掛け0.１〜１０重量％程度とすることがよ
く、0.１重量％未満では所期の効果が得られず、一方１
０重量％を超えると耐酸化性は十分に得られるが、Ｂ2
Ｏ3 系ガラスの生成量が多くなり過ぎ、耐食性および耐
スポ−リング性が低下して好ましくない。
が、通常0.２５mm以下程度、好ましくは0.０７４mm以下
程度とするのがよい。ＴｉＢ2 の配合量は、耐火物原料
に対して外掛け0.１〜１０重量％程度とすることがよ
く、0.１重量％未満では所期の効果が得られず、一方１
０重量％を超えると耐酸化性は十分に得られるが、Ｂ2
Ｏ3 系ガラスの生成量が多くなり過ぎ、耐食性および耐
スポ−リング性が低下して好ましくない。
【００２１】また、金属アルミニウムは、添加すること
によって、さらに炭素質原料の酸化防止効果を高めるこ
とができる。すなわち、ＴｉＢ2 、金属アルミニウムは
これらが酸化することによって炭素質原料の酸化を防止
する効果を発揮するのであるが、空気中でのＴｉＢ2 の
酸化開始温度が約８５０℃で、金属アルミニウムが約６
００℃であるため、これらを併用することによって酸化
防止温度域が広くなり、ＴｉＢ2 単独の場合よりも優れ
た酸化防止効果が得られる。
によって、さらに炭素質原料の酸化防止効果を高めるこ
とができる。すなわち、ＴｉＢ2 、金属アルミニウムは
これらが酸化することによって炭素質原料の酸化を防止
する効果を発揮するのであるが、空気中でのＴｉＢ2 の
酸化開始温度が約８５０℃で、金属アルミニウムが約６
００℃であるため、これらを併用することによって酸化
防止温度域が広くなり、ＴｉＢ2 単独の場合よりも優れ
た酸化防止効果が得られる。
【００２２】しかも、これらの酸化生成物であるＢ2 Ｏ
3 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 は、相互に反応してガラス相
を形成し、耐火物表面および内部において炭素質原料の
耐酸化性を向上させる。
3 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 は、相互に反応してガラス相
を形成し、耐火物表面および内部において炭素質原料の
耐酸化性を向上させる。
【００２３】金属アルミニウムの粒径は、特に制限され
ないが通常0.２５mm以下、好ましくは0.０７４mm以下程
度のものを使用するのがよい。
ないが通常0.２５mm以下、好ましくは0.０７４mm以下程
度のものを使用するのがよい。
【００２４】金属アルミニウムを併用する場合のＴｉＢ
2 の配合量は、耐火材料に対して外掛けで0.１〜８重量
％程度とするのがよい。0.１重量％未満では所期の効果
が得られず、一方８重量％を超えるとＢ2 Ｏ3 あるいは
Ｂ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系ガラスの生成量が多くなり、耐溶
損性および耐スポ−リング性が低下する。
2 の配合量は、耐火材料に対して外掛けで0.１〜８重量
％程度とするのがよい。0.１重量％未満では所期の効果
が得られず、一方８重量％を超えるとＢ2 Ｏ3 あるいは
Ｂ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系ガラスの生成量が多くなり、耐溶
損性および耐スポ−リング性が低下する。
【００２５】金属アルミニウムの配合量は、耐火材料に
対して外掛けで0.１〜１０重量％程度とするのがよく、
この範囲以外では上記ＴｉＢ2 の場合と同様の欠点が生
じる。
対して外掛けで0.１〜１０重量％程度とするのがよく、
この範囲以外では上記ＴｉＢ2 の場合と同様の欠点が生
じる。
【００２６】上記炭素含有塩基性耐火物は、この分野の
通常の方法によって製造でき、例えば次のような方法に
よって製造できる。すなわち、炭素質原料、塩基性耐火
原料およびＴｉＢ2 を上記のように所定量混合し、必要
に応じて金属アルミニウムを添加して混合する。
通常の方法によって製造でき、例えば次のような方法に
よって製造できる。すなわち、炭素質原料、塩基性耐火
原料およびＴｉＢ2 を上記のように所定量混合し、必要
に応じて金属アルミニウムを添加して混合する。
【００２７】この混合物に結合剤を加えて混練し、常法
に従って１００〜２０００Kgf/cm2程度の圧力で成形
し、成形物を７０〜５００℃程度で乾燥あるいは熱処理
して、不焼成耐火物を得る。必要により、この不焼成耐
火物を７００〜１５００℃程度の還元性雰囲気下で、焼
成することによって、焼成耐火物を得ることができる。
上記不焼成耐火物および焼成耐火物は、いずれも本発明
に包含されるものである。
に従って１００〜２０００Kgf/cm2程度の圧力で成形
し、成形物を７０〜５００℃程度で乾燥あるいは熱処理
して、不焼成耐火物を得る。必要により、この不焼成耐
火物を７００〜１５００℃程度の還元性雰囲気下で、焼
成することによって、焼成耐火物を得ることができる。
上記不焼成耐火物および焼成耐火物は、いずれも本発明
に包含されるものである。
【００２８】結合材としては、通常この分野で使用され
るものがいずれも使用でき、例えばタ−ル、ピッチ、フ
ェノ−ルレジン等から選ばれた一種または二種以上を使
用することができる。結合材の配合量は、特に制限され
ないが、通常耐火材料に対して外掛け３〜１０重量％程
度とすればよい。
るものがいずれも使用でき、例えばタ−ル、ピッチ、フ
ェノ−ルレジン等から選ばれた一種または二種以上を使
用することができる。結合材の配合量は、特に制限され
ないが、通常耐火材料に対して外掛け３〜１０重量％程
度とすればよい。
【００２９】
【試験例】次に、本発明品を比較品と比べ、本発明の特
徴とするところをより一層明確にする。次ぺ−ジの表１
の上欄に、本発明品および比較品の配合量を示してい
る。これらの配合品にレゾ−ル型フェノ−ルレジンを外
掛け３重量％添加し、常温で４０分間混練後、１０００
Kgf/cm2 の圧力で４０×４０×１６０mmの形状に加圧成
形し、１８０℃で１０時間熱処理して得られた不焼成耐
火物の品質特性を表１の下欄に示している。
徴とするところをより一層明確にする。次ぺ−ジの表１
の上欄に、本発明品および比較品の配合量を示してい
る。これらの配合品にレゾ−ル型フェノ−ルレジンを外
掛け３重量％添加し、常温で４０分間混練後、１０００
Kgf/cm2 の圧力で４０×４０×１６０mmの形状に加圧成
形し、１８０℃で１０時間熱処理して得られた不焼成耐
火物の品質特性を表１の下欄に示している。
【００３０】表１の下欄からわかるように、炭素質原料
を含む耐火材料にＴｉＢ2 を添加した本発明による炭素
含有塩基性耐火物は、比較品よりも重量減少率、脱炭層
厚さとも少なく、また溶損指数（比較品１の試料の断面
において測定した溶損面積を１００として相対的な指数
であらわしている）も抑えることができ、耐酸化性、耐
食性が向上している。また、ＴｉＢ2 と金属アルミニウ
ムを併用したものは、ＴｉＢ2 単独添加のものよりも耐
酸化性が優れており、有効であることが理解できる。
を含む耐火材料にＴｉＢ2 を添加した本発明による炭素
含有塩基性耐火物は、比較品よりも重量減少率、脱炭層
厚さとも少なく、また溶損指数（比較品１の試料の断面
において測定した溶損面積を１００として相対的な指数
であらわしている）も抑えることができ、耐酸化性、耐
食性が向上している。また、ＴｉＢ2 と金属アルミニウ
ムを併用したものは、ＴｉＢ2 単独添加のものよりも耐
酸化性が優れており、有効であることが理解できる。
【００３１】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものでなく、本発明の趣旨の範囲にとおいて種々の塩基
性原料と組み合わせて実施できて、同様の効果を発揮で
きることは明らかである。
ものでなく、本発明の趣旨の範囲にとおいて種々の塩基
性原料と組み合わせて実施できて、同様の効果を発揮で
きることは明らかである。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明にあっては、炭素質
原料、塩基性耐火原料を含有する耐火材料に二硼化チタ
ンを所定量添加したので、使用時に耐火物表面付近で酸
素と反応してチタニアおよび酸化硼素を生成し、その融
液で耐火物表面を被覆して炭素質原料が酸化するのを防
止して耐久性を高めることができるとともに、耐火物内
部においても炭素を補填してれんが組織を緻密化し、耐
酸化性を向上できる。
原料、塩基性耐火原料を含有する耐火材料に二硼化チタ
ンを所定量添加したので、使用時に耐火物表面付近で酸
素と反応してチタニアおよび酸化硼素を生成し、その融
液で耐火物表面を被覆して炭素質原料が酸化するのを防
止して耐久性を高めることができるとともに、耐火物内
部においても炭素を補填してれんが組織を緻密化し、耐
酸化性を向上できる。
【００３４】そのため、炭素質原料の好ましい性質を十
分に発揮できて、耐酸化摩耗性、耐スポ−リング性等の
耐久性の著しい向上がはかれ、炉寿命等の一層の延長に
寄与することができる。
分に発揮できて、耐酸化摩耗性、耐スポ−リング性等の
耐久性の著しい向上がはかれ、炉寿命等の一層の延長に
寄与することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素質原料５〜３０重量％、塩基性耐火
原料７０〜９５重量％を含有する耐火材料に対し、二硼
化チタンを外掛けで0.１〜１０重量％、必要により金属
アルミニウムを外掛けで0.１〜１０重量％添加したこと
を特徴とする炭素含有塩基性耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4168355A JPH05330899A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 炭素含有塩基性耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4168355A JPH05330899A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 炭素含有塩基性耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05330899A true JPH05330899A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15866542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4168355A Pending JPH05330899A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 炭素含有塩基性耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05330899A (ja) |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP4168355A patent/JPH05330899A/ja active Pending
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