KR20080095418A - Apparatus for preventing gas intrusion in annealing furnace - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 전기강판 생산라인의 소둔로를 나타내는 구성도.1 is a block diagram showing an annealing furnace of a general electrical steel sheet production line.
도 2는 일반적인 전기강판 생산라인의 소둔로의 예열대를 나타내는 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the preheating zone of the annealing furnace of a typical electrical steel sheet production line.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 가스혼입 방지장치를 나타내는 구성도.Figure 3 is a block diagram showing a gas mixing prevention device of the annealing furnace according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 가스혼입 방지장치를 나타내는 구조도.Figure 4 is a structural diagram showing a gas mixing prevention device of the annealing furnace according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 가스혼입 방지장치를 나타내는 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view showing a gas mixing prevention device of the annealing furnace according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 입구측 씨링롤 20: 예열대10: inlet sealing ring 20: preheating table
21: 냉각수 공급구 22: 냉각수 배출구21: cooling water supply port 22: cooling water outlet
23: 수냉롤 24: 온도지시조절계23: water cooling roll 24: temperature indicating controller
25: 온도계 30: 직화가열대25: thermometer 30: direct heating
40: 슬로트터널대 50: 복사가열대40: slot tunnel 50: radiant heating table
60: 균열대 70: 가스제트서냉대60: crack zone 70: gas jet slow cooling
80: 가스제트급냉대 90: 수냉대80: gas jet chiller 90: water chiller
100: 강판 110: 질소가스 공급파이프 100: steel plate 110: nitrogen gas supply pipe
본 발명은 소둔로의 가스혼입 방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기강판 생산라인의 소둔로에서 직화가열대의 사용시와 미사용시의 병행 조업이 가능하도록 예열대의 수냉롤 결로 발생방지 및 직화가열대와 복사가열대 사이의 로내 분위기가스 혼입을 방지할 수 있는 소둔로의 가스혼입 방지장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for preventing gas mixing in an annealing furnace, and more particularly, to prevent condensation and direct fire of water-cooled rolls in a preheating table so as to enable parallel operation when using or not using a direct heating heater in an annealing furnace of an electrical steel sheet production line. The present invention relates to a gas mixing prevention device of an annealing furnace that can prevent the mixing of atmospheric gas into the furnace between the tropical and radiant heating zones.
철은 상온에서 외력을 받으면 결정립의 변화를 일으켜 소성변형을 이루며 이 과정에서 내부응력이 증가하여 경도가 급격히 증가하게 되며 그 결과 연신율이 저하되고 철강재로써의 유연성이 떨어진다. When iron is subjected to external force at room temperature, it causes a change of grains and forms plastic deformation. In this process, internal stress increases and hardness increases sharply. As a result, elongation is lowered and flexibility as steel is inferior.
특히, 열연 코일을 냉간압연하는 과정에서도 스트립(strip)은 압하 과정에서 높은 잔류응력(저장에너지 또는 내부응력)이 도입되어 경도가 매우높고 연성이 나쁘기 때문에 강재의 용도에 알맞는 형상으로 가공하기에는 어려움이 따른다. In particular, even in the cold rolling process of the hot rolled coil, the strip has a high hardness and poor ductility due to the introduction of high residual stress (storage energy or internal stress) during the rolling process. This follows.
따라서, 이러한 문제점은 냉간압연 스트립을 적당한 온도로 가열하면 되는데 이러한 열처리를 연화소둔이라 칭한다. 즉 냉간압연 스트립을 연화소둔하면 강판의 내부응력이 제거되어 재질이 가공하기 적당한 연성을 가지게 된다.Therefore, this problem is only required to heat the cold rolled strip to a suitable temperature, this heat treatment is called soft annealing. In other words, soft-annealing the cold-rolled strip removes the internal stress of the steel sheet, so that the material has a ductility suitable for processing.
일반적으로 소둔로 열처리 공정은, 냉간 가공된 강판의 가공 스트레스를 해소하여 후공정에서 강판이 취약해지지 않으며 가공성이 용이하도록 일정온도에서 일정시간 유지시킴으로 이루어지며, 소둔로의 주요 공정은 예열단계, 강판을 직접 가열하는 단계, 대류복사열을 이용하여 간접 가열하는 단계, 냉각단계로 구분되며 소둔로 내의 환원성 분위기를 조성하기 위하여 분위기 가스가 충진되어 사용되고 있다.In general, the annealing furnace heat treatment process is performed by relieving the work stress of the cold worked steel sheet, so that the steel sheet is not vulnerable in the post process and is kept at a constant temperature for easy workability. The main processes of the annealing furnace are the preheating stage and the steel sheet. It is divided into direct heating step, indirect heating using convective radiant heat, cooling step, and used to fill the atmosphere gas to create a reducing atmosphere in the annealing furnace.
전기강판은 주로 전기제품 및 전자제품의 철심 재료로 사용되며, 압연방향에 따라서 방향성 전기강판과 무방향성 전기강판으로 크게 나누어진다.Electrical steel sheet is mainly used as iron core material of electrical appliances and electronic products, and is roughly divided into oriented electrical steel sheet and non-oriented electrical steel sheet according to the rolling direction.
방향성 전기강판은 대형(중·소형) 변압기, 배전용 변압기, 리엑터, 소형 전원용변압기, 대형 회전기 등에서 사용되고 있다. Directional electrical steel is used in large (medium and small) transformers, distribution transformers, reactors, small power transformers, and large rotors.
무방향성 전기강판은 대형(중형) 회전기, 범용모터, Compressor용 모터, 소형 정밀모터, 중소형 변압기리엑터, 소형 전원변압기, 안정기, 용접기용 변압기 등에 사용되고 있다. Non-oriented electrical steel is used in large (medium) rotors, general-purpose motors, compressor motors, small precision motors, small and medium-sized transformer reactors, small power transformers, ballasts, transformers for welding machines.
특히, 방향성 전기강판은 결정립의 방위가 (110)[001]방향으로 배향된 집합조직을 가진 전기강판으로서, 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 갖기 때문에 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심 재료로 사용된다.In particular, oriented electrical steel sheet is an electrical steel sheet having an aggregate structure in which the orientation of grains is oriented in the (110) [001] direction, and has excellent magnetic properties in the rolling direction, so that transformers, electric motors, generators, and other electronic devices, etc. Used as iron core material.
도 1은 일반적인 전기강판 생산라인의 소둔로를 나타내는 구성도이고, 도 2는 일반적인 전기강판 생산라인의 소둔로의 예열대를 나타내는 개략도이다.1 is a configuration diagram showing an annealing furnace of a general electrical steel sheet production line, Figure 2 is a schematic diagram showing a preheating zone of the annealing furnace of a general electrical steel sheet production line.
일반적인 전기강판 생산라인의 소둔로는, 도 1에 표시된 바와 같이 씨링롤(10), 예열대(2), 직화가열대(30), 슬로트터널대(40), 복사가열대(50), 균열대(60), 가스제트서냉대(70), 가스제트급냉대(80) 및 수냉대(90)로 구성된다.The annealing furnace of the general electrical steel sheet production line, as shown in Figure 1, the
입구측 씨링롤(10)은 대기중의 산소가 로 내로 침입하지 못하도록 씨일기능을 하는 부분이며, 예열대(20)는 직화가열대(30)에서 강판(100)을 가열한 버너의 배기가스가 이동하면서 그 복사열에 의해 강판(100)을 약 250℃까지 예열하는 부분이다. The inlet
직화가열대(30)는 버너를 이용하여 강판(100)을 약 620℃까지 직접가열하는 부분이고, 슬로트터널대(40)는 로의 면적을 좁게하여 약산화성 분위기의 직화가열대(30)와 환원성 분위기의 복사가열대(50) 사이의 분위기가스를 차단시키기 위한 부분이다.The
복사가열대(50)는 내부에 강판(100)의 고온산화를 방지하기 위하여 수소 및 질소를 혼합한 HN 환원성 분위기가스로 채워진 상태에서 복사관(Radiant Tube)을 구비하고 버너를 통해 이를 가열함으로써 유발되는 복사관의 복사열을 이용하여 강판(100)을 소둔온도까지 간접가열하는 부분이다.The radiant heating table 50 is provided with a radiant tube in a state filled with HN reducing atmosphere gas mixed with hydrogen and nitrogen in order to prevent high temperature oxidation of the
균열대(60)는 로의 바닥에 전기히터가 설치되어서 HN 환원성 분위기가스 상태에서 일정한 온도로 열처리하는 부분이고, 가스제트서냉대(70)는 HN 환원성 분위기가스를 열교환기로 냉각시켜 노즐을 통해 강판(100) 표면에 분사하여 강판을 냉각하는 부분이다.The
가스제트급냉대(80)는 질소 분위기가스 상태에서 열교환기로 냉각시켜 노즐 을 통해 강판(100) 표면에 분사하여 강판을 냉각하는 부분이고, 수냉대(90)는 강판을 물에 침적하여 스프레이노즐을 통해 냉각수를 분사하여 목적하는 온도까지 냉각하는 부분이다.The
특히, 입구측 씨링롤(10)은 로 내부로 대기중의 산소가 침입하는 것을 방지하지위한 설비이고, 예열대(20)는 직화가열대(30)의 고온의 폐열을 이용한 강판을 예열시키는 구간이다. In particular, the inlet
도 1 및 도 2에 표시된 바와 같이, 직화가열대(30)를 사용하는 경우에는 예열대(20)의 로 내부 온도가 항상 400℃정도로 유지되므로 로내의 수냉롤(23)에 냉각수를 일정유량을 보내주게 되지만, 직화가열대(30)를 사용하지 않을 경우에는 로 내부온도가 100℃미만이 되어서 씨일롤(10)과 예열대(20)의 수냉롤(23)의 표면에 결로가 발생되므로, 로 내부를 습한 분위기로 만들어서 강판 표면에 핌플(pimple) 등과 같은 표면결함을 발생시키게 된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, when the
또한, 직화가열대(30)를 사용시 또는 미사용시의 병행조업시, 직화가열대(30)는 약산화성 분위기이고, 복사가열대(50)는 수소 및 질소를 혼합한 HN 환원성 분위기가스이므로, 직화가열대(30)의 약산화성 분위기가 환원성 분위기의 복사가열대(50) 쪽으로 혼입되면 산소농도가 높아져서, 로 내부의 건조한 분위기를 습한 분위기로 악화시켜 강판 표면에 핌플 등과 같은 표면결함을 발생시키게 된다.In addition, when the
따라서, 로 내부의 압력제어를 직화가열대(30) 보다 복사가열대(50) 쪽을 높게 관리하는데 정밀한 제어관리가 필요하나, 이러한 제어관리에는 한계가 있어 필수적으로 복사가열대(50)쪽에 직화가열대(30)의 약산화성 분위기가 혼입이 되어, 강판 표면에 결함이 발생되는 문제점이 있었다.Therefore, precise control management is required to manage the pressure control inside the furnace higher than the radiant heating table 30 than the direct heating table 30, but such control management has limitations, so it is essential that the radiant heating table 50 is directly fired. There was a problem that the weak oxidizing atmosphere of the heating table 30 is mixed, so that a defect occurs on the surface of the steel sheet.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 직화가열대와 복사가열대 중간의 슬로트터널부에 질소가스를 공급하여 분위기가스 혼입을 차단시킴으로서 전기강판에 핌플의 발생을 방지할 수 있고, 제품의 품질향상과 불량제품의 감소로 생산성 향상시킬 수 있고, 또한, 입구측 씨링롤과 예열대 수냉롤의 냉각수 회수온도를 일정온도 이상으로 일정하게 제어하여 결로현상을 방지함으로서 핌플 발생이 없어지고, 강판 표면제품 불량을 최소화하여 전기강판의 품질을 향상시키고, 롤의 교체 등 보수비용을 절감할 수 있는 소둔로의 가스혼입 방지장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, by supplying nitrogen gas to the slot tunnel portion between the direct heating and radiant heating zone to prevent the mixing of the atmosphere gas to prevent the generation of pimples. It is possible to improve productivity by improving the quality of the product and reducing the defective products, and also to prevent condensation by controlling the cooling water recovery temperature of the inlet sealing ring and the preheating water cooling roll to a certain temperature or higher. It is an object of the present invention to provide an apparatus for preventing gas mixing in an annealing furnace which eliminates occurrence, minimizes defects on steel sheet surface products, improves the quality of electrical steel sheets, and reduces maintenance costs such as replacement of rolls.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 강판이 예열대(20), 직화가열대(30), 슬로트터널대(40), 복사가열대(50), 균열대(60), 가스제트서냉대(70), 가스제트급냉대(80), 수냉대(90)를 순차적으로 통과하도록 구성된 강판 생산라인의 소둔로에 있어서, 상기 직화가열대(30)와 복사가열대(50)와의 사이에 설치된 슬로트터널대(40)의 하단에 분위기가스 차단부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the steel sheet is preheating 20,
보다 바람직하게, 상기 차단부는, 슬로트터널대(40)의 하단에 설치된 질소가스 공급파이프(110)로 이루어진 것을 특징으로 한다.More preferably, the blocking unit, characterized in that consisting of the nitrogen
보다 바람직하게, 상기 질소가스 공급파이프(110)는 상측부에 복수의 공급홀(111)이 천공되어 있는 것을 특징으로 한다.More preferably, the nitrogen
보다 바람직하게, 상기 차단부는, 슬로트터널대(40)의 상단에 설치되며 강판의 상면을 차단하는 씨일게이트(43)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.More preferably, the blocking portion is installed on the upper end of the
보다 바람직하게, 상기 예열대(20)의 내부에는 수냉롤(23)이 설치되고, 수냉롤(23)에는 냉각수 공급구(21)와 배출구(22)가 연통되되, 배출구(22) 측에 온도계(25)와 온도지시조절계(24)가 설치되어 냉각수의 온도를 소정온도로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 가스혼입 방지장치를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 가스혼입 방지장치를 나타내는 구조도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 가스혼입 방지장치를 나타내는 단면도이다.Figure 3 is a block diagram showing a gas mixing prevention device of the annealing furnace according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a structural diagram showing a gas mixing prevention device of the annealing furnace according to an embodiment of the present invention, Figure 5 Sectional drawing which shows the gas mixing prevention apparatus of the annealing furnace which concerns on one Embodiment of this invention.
도 1에 표시된 바와 같이, 본 실시예의 소둔로는, 강판(100)이 입구측 씨링롤(10)을 통해서 가열로의 내부로 인입되어 예열대(20), 직화가열대(30), 슬로트터널대(40), 복사가열대(50) 및 전기히터의 균열대(60)를 통과하면서 소둔온도까지 가열된다. As shown in Figure 1, the annealing furnace of the present embodiment, the
야금학적으로 요구되는 소둔온도까지 가열된 강판은 가스제트서냉대(70), 가 스제트급냉대(80)및 수냉대(90)를 지나면서 소둔로의 열처리를 마치게 되는 공정으로 이루어진다.The steel sheet heated to the annealing temperature required by the metallurgical process consists of a process of finishing the heat treatment of the annealing furnace while passing through the gas jet slow cooling table 70, the gas jet subcooling table 80, and the water cooling table 90.
본 실시예의 소둔로의 가스혼입 방지장치는, 도 4 및 도 5에 표시된 바와 같이, 상기 직화가열대(30)와 복사가열대(50)와의 사이에 설치된 슬로트터널대(40)의 하단에 분위기가스 차단부가 형성되어 있다.The gas mixing prevention device of the annealing furnace of the present embodiment, as shown in Figures 4 and 5, at the lower end of the
이러한 분위기가스 차단부는, 직화가열대(30)와 복사가열대(50)와의 사이에 연결된 슬로트터널대(40)에 저압의 질소(N2)가스를 상시 소정량, 예를들면 50 Nm3/hr으로 공급함으로써 양쪽의 분위기가스 혼입을 차단시켜 강판의 표면결함인 핌플의 발생을 억제시킴으로써 전기강판의 표면품질을 향상시킬 수 있게 된다.The atmosphere gas blocking unit is a predetermined amount of low-pressure nitrogen (N 2 ) gas in the
예를 들면, 이러한 차단부로는, 슬로트터널대(40)의 하단에 로 외부로 돌출된 프랜지(112)와 로 내부의 하우징(113)을 개재해서 횡방향으로 설치된 질소가스 공급파이프(110)로 이루어지는 것이 바람직하고, 질소가스 공급파이프(110)의 상측부에 복수의 공급홀(111)이 천공되어 있는 것이 더욱 바람직하다.For example, as the blocking unit, the nitrogen
따라서, 질소가스 공급파이프(110)의 일단에서 질소가스가 공급되고, 복수의 공급홀(111)을 개재해서 질소가스가 슬로트터널대(40)의 하단에서 상측으로 배출되어 차단막을 형성하게 된다. 이 질소가스 차단막은 양쪽의 분위기가스가 혼입하지 않도록 커튼역할을 해줌으로써 강판 표면의 핌플발생을 억제시킬 수 있게 된다.Therefore, nitrogen gas is supplied from one end of the nitrogen
또한, 차단부는, 슬로트터널대(40)의 상단에 설치되며 에어실린더에 의해 상하로 이송이 가능하여 강판의 상면을 차단하는 씨일게이트(Seal Gate; 43)를 더 포 함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the blocking unit is preferably formed on the upper end of the
따라서, 소둔로를 따라서 진행하는 강판의 상부 및 하부를 질소가스와 씨일게이트(43)로 차단함으로써, 직화가열대(30)와 복사가열대(50)의 분위기가스를 차단할 수 있게 된다.Therefore, by blocking the upper and lower portions of the steel sheet running along the annealing furnace with nitrogen gas and the
또한, 슬로트터널대(40) 입구측과 씨일게이트(43) 후단에 내화벽돌로 단차를 형성하여 강판과 슬로트터널대(40)와의 사이의 간격을 최소화함으로써 분위기가스의 차단을 용이하게 할 수 있게 된다.In addition, by forming a step with a refractory brick at the inlet side of the slot tunnel stand 40 and the rear end of the
특히, 직화가열대(30)를 미사용하는 경우에는 예열대(20)의 로내 온도가 100℃ 미만의 상태가 되어서 수냉롤(23)의 표면에 결로가 발생되고 강판표면에 핌플의 표면결함을 야기시키게 된다.In particular, when the
따라서, 본 실시예의 전기강판 생산라인의 소둔로에서 직화가열대(30)의 사용시와 미사용시의 병행 조업이 가능하도록, 소둔로 입구측 씨일롤(10)과 예열대(20)의 수냉롤(23) 이슬점 발생을 방지하여, 직화가열대(30)의 미사용시 수냉롤(23) 표면에 결로 발생을 방지하게 된다.Accordingly, the water-cooled rolls of the annealing furnace
도 3에 표시된 바와 같이, 예열대(20)의 내부에 설치된 수냉롤(23)에는 냉각수 공급구(21)와 배출구(22)가 연통되며, 배출구(22) 측에 온도계(25)와 온도지시조절계(24)가 설치되어 냉각수의 온도를 소정온도로 일정하게 제어하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the cooling
즉, 직화가열대(30)의 미사용시에 입구측 씨링롤(10)과 예열대(20)의 수냉롤(23)에 결로의 발생을 방지할 수 있도록, 수냉롤(23)의 냉각수 배출구(22) 파이 프에 냉각수의 온도를 측정하는 온도계(TE; 25)와 냉각수의 온도를 제어하는 온도지시조절계(TIC; 24)를 설치하여 수냉롤(23)의 냉각수의 온도를 제어할 수 있게 된다.That is, the cooling water discharge port of the
특히, TIC(Temperature Indicating Controller)는, 온도지시조절계로서 초기온도 설정값(Set Value)과 실제 측정값(Process Value)의 데이터를 수신하여, TIC 연산기에서 연산해서 보정된 조정값(Manipulated Value)을 지령하는 콘트롤러이다.In particular, the TIC (Temperature Indicating Controller) receives the data of the initial temperature set value and the actual measured value as a temperature indicating controller, and calculates the adjusted value calculated by the TIC calculator. Command controller.
TE(Temperature Element)는 통상 온도계를 지칭하나, 그 종류는 열전대(TC; Thermocouple), 측온저항체(RTD; Resistance Temperature Detector), 판온 측정 온도계(Pyrometer) 등이 있으며, 본 실시예의 온도계로는 측온저항체를 사용하는 것이 바람직하다.TE (Temperature Element) generally refers to a thermometer, but the type thereof includes a thermocouple (TC), a resistance temperature detector (RTD), a plate temperature measuring thermometer (Pyrometer), and the like. Preference is given to using.
냉각수 배출구(22)의 온도를 온도계(25)로 측정하여 중앙운전실의 분산제어시스템에 데이터를 전송하게 되면, 수냉롤(23)에 결로가 발생되지 않는 일정 온도이상으로 유지되도록 온도 조절밸브의 개도량를 제어하게 된다.When the temperature of the cooling
즉, 예열대(20)를 통과한 강판이 수냉롤(23)과 접촉시 수냉롤(23)의 냉각수온도를 이용해서 회수되는 냉각수의 양을 조절해줌으로써 수냉롤(23) 표면에 결로를 방지시켜서 수냉롤(23)의 표면상태를 양호하게 유지할 수 있게 된다.That is, when the steel sheet passing through the preheating table 20 is in contact with the
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다. The present invention described above can be embodied in many other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above embodiments are merely examples in all respects and should not be interpreted limitedly.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 직화가열대와 복사가열대 중간의 슬로트터널부에 질소가스를 공급하여 분위기가스 혼입을 차단시킴으로서 전기강판에 핌플의 발생을 방지할 수 있고, 제품의 품질향상과 불량제품의 감소로 생산성 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the present invention can prevent the generation of pimples on the electrical steel sheet by supplying nitrogen gas to the slot tunnel between the direct heating zone and the radiant heating zone to block the atmosphere gas mixing, and improve the quality of the product. It provides the effect of improving the productivity by reducing the number of defective products.
또한, 입구측 씨링롤과 예열대 수냉롤의 냉각수 회수온도를 일정온도 이상으로 일정하게 제어하여 결로현상을 방지함으로서 핌플 발생이 없어지고, 전기강판 표면제품 불량을 최소화하여 전기강판의 품질을 향상시키고, 롤의 교체 등 보수비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, by controlling the cooling water recovery temperature of the inlet-side sealing roll and the preheating water cooling roll to a certain temperature or more to prevent condensation, pimples are eliminated, and the quality of electrical steel sheet is improved by minimizing defects on the surface of electrical steel sheet. In addition, it provides the effect of reducing maintenance costs such as replacement of rolls.
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