KR20220069338A - 스나우트 스노클 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스나우트 스노클 냉각장치는 단부가 용융아연도금조의 탕면에 잠기어 용융아연도금조로 유입되는 강판을 감싸 산화를 방지하기 위한 스노클부와, 상기 스노클부의 단부로부터 상기 강판과 소정간격 이격되도록 감싸며 용융아연도금조 내의 용융아연도금액이 스노클부의 내주면 측으로 넘치도록 하여 스노클부 내의 탕면으로 떨어진 이물질이 강판에 부착되지 못하도록 하는 댐형성부를 가진 댐유닛을 포함하는 스나우트와; 상기 스나우트에 설치되는 것으로, 상기 댐유닛의 댐형성부를 넘친 용융아연도금액을 스노클부 외부측의 용융아연도금조 내로 펌핑하여 댐형성부를 넘친 용융아연도금액에 포함된 이물질이 강판에 부착되지 못하도록 하는 용융아연배출유닛을 구비하며, 상기 스노클부의 외주면의 적어도 일측에 설치리되어 강판에 의해 가열된 용융아연도금액을 냉각시키기 위한 냉각통로부와, 상기 냉각통로부에 냉각공기를 공급하기 위한 냉각기체공급부를 가지는 용탕냉각부를 포함한다.

Description

스나우트 스노클 냉각장치{Cooling apparatus of snout snorkel}

본 발명은 스나우트 스노클 냉각장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고온의 강판에 의해 온도가 상승한 용융아연도금액에 의해 스나우트 스노클 부위가 이상 가열되는 것을 방지할 수 있는 스나우트 스노클 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 용융아연도금공정은 냉간압연공정을 거친 강판을 가열로에서 열처리하여 성형성과 도금 밀착성이 우수한 코일로 만든 후, 페이오프릴과 용접기를 통하여 연속 통판되면서, 잔류응력을 제거 하도록 가열로(소둔로)에서 열처리 된다. 열처리된 강판은 아연도금에 적당한 온도로 유지된 상태에서, 도금액 즉, 용융아연이 충진된 용융아연도금조로 유입된다.

용융아연도금조의 온도는 대략 455~460℃를 유지하게 되는데, 아연의 융점이 420℃로서 용융아연도금조 내에서 용융된 아연도금액은 용융상태를 유지하게 되나, 상부로 아연 흄이 계속적으로 증발하게 된다.

용융아연도금을 위해서 강판은 스나우트의 내부를 통해서 용융아연도금조 내로 연속적으로 공급되어 싱크롤을 감아 돌아 나오면서 아연도금이 행해진 후, 에어나이프에 의해 도금량이 제어되거나 도금층의 합금화를 위하여 상기 에어나이프로부터 떨어진 위치에 있는 합금화로에 진입되어 합금화로 열처리 되기도 한다.

상술한 바와 같이 도금이 이루어진 과정에서 스나우트 스노클를 통하여 용융아연도금조의 내부로 유입되는 강판은 열처리가 이루어진 후 용융아연도금조의 온도보다 높은 온도로 유지되고 있으므로, 용융아연도금조로 강판이 유입되는 측, 즉, 스나우트의 스노클부위의 용융아연도금액의 온도가 주위의 온도보다 상승하게 되는 문제점이 있다.

이러한 스노클부 주위의 용융아연도금액의 온도 상승은 용융아안연도금액의 증발물인 애쉬(ash, 이하 '이물질'이라 함)를 증가시키게 되고, 이 애쉬는 스나우트 상부까지 확산됨으로써 스나우트의 내면에 부착되며, 자중에 의해 스나우트 내의 탕면이나 강판의 표면으로 낙하하게 된다.

강판으로 낙하한 이물질은 치명적인표면결함을 유발하고, 탕면으로 낙하 된 애쉬 즉, 이물질은 부유하면서 도금되는 강판의 표면에 부착되거나 강판 진행 방향으로 간헐적 또는 연속적인 띠를 형성하게 되어 강판의 아연도금 품질을 저하시키는 문제가 있다.

또한 스나우트 스노클부위의 높은 온도로 인하여 스노클의 변형 및 침식을 촉진하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-0815810호에는 용융도금액조내 도금액 냉각장치 및 냉각 방법이 게시되어 있다. 게시된 냉각장치는 강판의 연속도금을 위한 도금액이 충진 된 도금욕조에 구비되고, 도금욕조에 인입되는 강판의 일측 또는 양측에 배치되는 도금액 흡입노즐을 포함하여 상기 도금액을 순환시키는 도금액 순환수단; 및 상기 도금액 순환수단과 연계되고 도금욕조의 내부 또는 외부에 배치되면서 상기 순환 도금액을 냉각시키는 도금액 냉각수단;을 포함하고, 상기 도금액 순환수단의 흡입노즐은, 도금욕조와 연계된 스나우트와 도금조 롤 사이로 도금액의 강판 인입 영역에 배치된다.

대한민국 특허등록 제 10-1382903호에는 스나우트 내 금속증기 저감강방법 및 그 구현을 위한 스나우트가 게시되어 있다. 게시된 저감방법은 피도금재의 표면에서 상기 금속증기의 응축핵이 생성되도록 피도금재의 표면 온도를 제어하는 단계 및 상기 생성된 응축핵 주위로 금속증기가 응축되어 형성된 금속 응축물이 부착된 피도금재를 금속용탕으로 진입시키는 단계를 포함하고, 기 형성된 금속 응축물은 피도금재의 금속용탕 진입 시점에서 직경이 1μm 미만(0은 제외)인 스나우트 내 금속증기 저감방법이 게시되어 있다.

상술한 종래의 스나우트 내 금속증기 저감장치는 피복금재의 온도를 제어하여 응축물을 줄이고 있으나 이 경우 피드금재인 강판의 도금에 따른 불량률이 상대적으로 증가하는 문제점이 있다.

특히 강판의 온도가 높은 경우, 강판을 이루는 철성분의 용해도가 증가하여 도금액의 순도를 떨어뜨리는 문제점이 있다

대한민국 특허등록 제 100887534호에는 아연도금 알루미늄 합금 용융도금강판 냉각장치가 게시되어 있다.

1)대한민국 등록특허 10-0815810호 대한민국 특허등록 제 10-1382903호 대한민국 특허등록 제 100887534호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 강판 용융아연도금 공정 시 가열된 강판에 의해 스나우트(snout) 내의 용융아연도금액의 온도가 높아져 탕면으로부터 증발하는 이물질의 양을 줄일 수 있으며, 나아가서는 스나우트 내면에 부착되는 이물질의 양을 줄임으로써 이물질이 낙하 하여 강판에 부착되는 불량을 줄일 수 있는 스나우트 냉각장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 용융아연도금액 내를 통과하는 강판으로부터 철(Fe)의 용해도 증가 및 스노클이 변형되는 것을 방지할 수 있는 스나우트 스노클 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스나우트 스노클 냉각장치는 단부가 용융아연도금조의 탕면에 잠기어 용융아연도금조로 유입되는 강판을 감싸 산화를 방지하기 위한 스노클부와, 상기 스노클부의 단부로부터 상기 강판과 소정간격 이격되도록 감싸며 용융아연도금조 내의 용융아연도금액이 스노클부의 내주면 측으로 넘치도록 하여 스노클부 내의 탕면으로 떨어진 이물질이 강판에 부착되지 못하도록 하는 댐형성부를 가진 댐유닛을 포함하는 스나우트와;

상기 스나우트에 설치되는 것으로, 상기 댐유닛의 댐형성부를 넘친 용융아연도금액을 스노클부 외부측의 용융아연도금조 내로 펌핑하여 댐형성부를 넘친 용융아연도금액에 포함된 이물질이 강판에 부착되지 못하도록 하는 용융아연배출유닛을 구비하며,

상기 스노클부의 외주면의 적어도 일측에 설치되어 강판에 의해 가열된 용융아연도금액을 냉각시키기 위한 냉각통로부와, 상기 냉각통로부에 냉각공기를 공급하기 위한 냉각기체공급부를 가지는 용탕냉각부를 포함하여 된 것을 그 특징을 한다.

본 발명에 따른 스나우트 스노클 냉각장치는 열처리된 강판이 스나우트의 하부에 설치된 스노클부의 댐유닛 측으로 유입 시 댐유닛 주위의 용융아연도금액의 온도가 높아져 스노클부 내부로의 애쉬 증발량이 증가되는 것을 근본적으로 방지할 수 있으며, 상기 스나우트의 내부면에 부착된 이물질이 떨어져 도금되는 강판을 오염시키는 것을 방지할 수 있고 고온에 의한 스노클부의 변형량을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 강판 용융아연도금 공정에서의 스나우트의 내부 이물제거장치를 나타내 보인 측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 강판 용융아연도금 공정에서의 탕면 이물질제거장치의 단면도,
도 3는 도 1 및 도 2에 도시된 용융아연배출유닛을 발췌하여 도시한 단면도,
도 4는 용융아연배출유닛의 다른 실시예들을 나타내 보인 일부절제 단면도.

본 발명에 따른 스나우트 냉각장치의 일 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.

본 발명에 따른 스나우트 스노클 장치는 열처리 된 강판의 도금을 위하여 강판이 용융아연도금조의 용탕 즉, 용융유아연도금액으로의 유입 시 댐유닛 주위의 용융아연도금액의 온도가 높아지지 않도록 냉각하게 된다.

이러한 스나우트 스노클 냉각장치(10)는 단부가 용융아연도금조(100)의 탕면(1)에 잠기어 용융아연도금조(100)로 유입되는 강판(200)을 감싸는 산화를 방지하기 위한 스나우트(40)를 구비한다. 상기 스나우트(40)을 이루는 것으로, 스나우트(40)의 하부측에는 용융아연도금조(100)에 그 하단부가 잠기는 스노클부(20)를 구비한다. 상기 스노클부(20)는 이의 하단부로부터 스노클부(20)를 통과하는 강판(200)의 외주면과 인접되도록 내측 상방으로 연장되어 상기 스노클부(20) 내의 탕면으로 떨어진 이물질이 강판에 부착되지 못하도록 하는 댐유닛(30)을 포함하며, 상기 스노클부(20)의 댐유닛(30)의 주위의 용융아연도금액이 열처리된 강판(200)에 의해 가열되는 것을 방지하는 용탕냉각부(60)를 포함한다.

그리고 상기 스노클부(20)에 설치되어 상기 댐유닛(30)의 댐형성부(32)을 넘친 용융아연도금액(2)을 용융아연도금조(100) 내로 펌핑하여 상기 스노클부(20)의 내부에 부상된 이물질이 강판에 부착되는 것을 방지하는 용융아연배출유닛(50)을 구비한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 스나우트 냉각장치를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 스나우트(40)를 이루는 스노클부(20)는 열처리로(미도시)와 상기 용융아연도금조(100)의 사이의 용융유아연도금조(100) 측에 설치되어 열처리를 위하여 가열된 강판(200)이 공기와 접촉되어 산화되는 방지할 수 있도록 롤러들에 의해 가이드 되어 용융아연도금조(100)로 유입되는 강판(200)을 감싸는 구조를 가진다.

상기 스나우트(40)는 사각관의 형상으로 이루어진 단위부재들과 스노클부(20)가 결합되어 이루어질 수 있다. 그리고 상기 스나우트(40)의 단부는 스노클부(20)의 일부가 용융아연도금조(100)에 잠기거나 들릴 수 있도록 회동시키는 별도의 액튜에이터(미도시)가 더 구비될 수 있다.

상기 댐유닛(30)은 스노클부(20)와 일체로 형성되거나 별도로 제작되어 결합될 수 있다. 이 댐유닛(30)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 스노클부(20)의 내부 즉, 스노클부(20)의 내부공간을 통하여 용융아연도금조(100)로 유입된 강판이 통과하는 강판유입구(31)를 형성하는 댐형성부(32)와, 상기 댐형성부(32)의 하단부와 스노클부(20)의 하단부를 연결하여 상기 강판유입구(31)를 통하여 넘친 용융아연의 저장공간(34)을 형성하는 챔버형성부(33)을 구비한다.

상기 댐유닛(30)의 댐형성부(32)의 상단부는 상기 스노클부(20)가 용융아연도금조(100)에 잠긴 상태에서 스노클부(20) 내의 탕면(1)과 그 높이가 일치되거나 상대적으로 낮은 위치에 위치된다.

따라서 용융아연도금조(100) 내의 용융된 용융아연도금액(2)이 강판(200)이 통과하는 강판유입구(31)를 통하여 유입되어 댐형성부(32)를 넘쳐 상기 챔버형성부(33)에 의해 형성된 저장공간(34)에 저장된다.

상기 댐유닛(30)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 스노클부(20)의 내의 애쉬를 포함하는 부유물 또는 이물질이 상기 강판유입구(31)를 통과하는 강판(200)의 표면에 부착되지 않도록 강판유입구(31)를 통과하는 용융아연이 도금되는 강판(200)의 표면으로부터 멀어지는 방향으로 유동될 수 있도록 하는 구조이면 가능하다.

상기 용융아연배출유닛(50)은 상기 댐유닛(30)의 댐형성부(32)를 넘쳐 챔버형성부(33)에 의해 형성되는 저장공간(34)에 저장된 용융아연도금액(2)을 스노클부(20) 외부의 상기 용융아연도금조(100)로 배출하여 용융아연도금조(100) 내의 용융아연도금액(2)이 지속적으로 상기 강판유입구(31)를 통하여 유입될 수 있도록 한다.

이러한 용융아연배출유닛(50)은 상기 스노클부(20)에 설치되어 상기 댐유닛(30)의 댐형성부(32)를 넘쳐 저장공간(34)에 저장된 용융아연을 배출하기 위한 적어도 하나의 유입부(51)와 연결된 용탕펌프(52)와, 상기 용탕펌프(52)를 구동시키는 구동모터(53)를 구비한다.

한편, 본 발명에 따른 상기 용탕냉각유닛(60)은 열처리된 강판이 용융유아연도금조(100)의 용융아연도금액(2)으로 유입되면서 스노클부(20)의 강판유입구(31) 주위의 용융아연도금액(2)온도가 높아지는 것을 방지하기 위한 것으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 스노클부(20)의 외주면 또는 댐유닛(30)에 냉각챔버(61)가 형성되고, 이 냉각챔버(61)에 냉각기체를 공급하는 냉각기체공급부(65)를 구비한다.

상기 냉각챔버(61)는 상기 강판유입구(31) 주위에 가열된 용융아연도금액을 냉각시킬 수 있도록 챔버형성부(33)를 따라 형성되거나 댐형성부(32)의 내면을 따라 형성된다. 이 냉각챔버(61)는 파이프로 이루어지거나 또는 스노클부(20)와 일체를 이루는 사각이나 원형 등의 튜브로 이루어질 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 냉각챔버는 스노클부(20)의 외벽에 구성할 수도 있다.

상기 냉각챔버(61)는 상기 강판유입구(31) 주위의 용융아연도금액(2)과의 접촉면적을 넓게 하기 위하여 사행의 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 냉각기체공급부(65)는 냉각챔버(61)에 냉각기체를 공급하기 위한 것으로, 상기 냉각챔버(65)와 연결되는 기체공급관(66) 및 기체배출관(67)을 포함한다. 상기 기체공급관(66)에는 냉각기체 즉, 냉각공기 또는 질소 등과 같은 불활성가스를 공급하기 위한 기체탱크(68) 또는 송풍기(69)를 포함한다. 그러나 이에 한정되지 않는다, 챔버에는 기체공급관(66)에 냉각수 공급노즐이나, 냉각미스트가 공급될 수도 있으며 냉각기체의 유량을 제어할 수 있는 유량계와 조절밸브, 제어부 등을 구성할 수도 있다. 이를 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 상기 냉각기체공급부(65)는 냉각수를 무화시키기 위한 워터미스트발생기(80), 공급되는 기체를 냉각시키기 위한 공지의 냉각기(81) 즉, 냉동사이클에 의해 구동되는 냉각기가 더 구비될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나 기체공급관(66)과 기체배출관(67)은 상호 연결되어 냉각기체가 순환하는 순환관로를 형성할 수 있으며, 이 순환관로에는 냉각기체를 냉각하기 위한 냉동기, 펠티어소자, 방열을 위한 열교환기와 송풍기가 더 구비될 수 있다. 또한 기체배출관(67)의 후단에는 배출기체를 식힐 수 있는 냉각장치를 더 구비할 수도 있다.

상기 기체공급관(66)은 강판(200)을 중심으로 하여 스노클부(20)의 전.후면에 설치되어 상기 냉각챔버(61)에 냉각 기체를 공급할 수도 있다..

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 스나우트 냉각장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 스노클부(20)의 단부가 탕면(1) 수위보다 낮은 위치에 위치하도록 스노클부(20)의 하부를 용융아연도금조(100)의 용탕 내에 일정 부분 침지시키면, 용융아연도금조(100) 내의 용융아연도금액(2)이 댐형성부(32)를 월류하여 챔버형성부(33)에 의해 구획된 저장공간(34)에 저장된다.그리고 용융아연배출유닛(50)에 저장공간(34)에 저장된 용융아연도금액(2)이 용융아연도금조(100)으로 펌핑된다.

이 상태에서 열처리된 강판(200)은 댐유닛(30)의 강판유입구(31)을 통하여 유입되어 도금이 이루어진 후 용융아연도금조(100)의 내부에 설치된 롤러(101)을 경유하여 배출된다.

이러한 과정에서 상기 강판(200)은 열처리된 상태이므로 스나우트의 댐유닛(30) 주위의 용융아연도금액(2)이 가열된 강판(200)에 의해 온도가 높아지게 되는데, 상기 스나우트(40)의 스노클부(20)에는 용탕냉각유닛(60)이 설치되어 있으므로 상기 용융아연도금액(2)이 강판에 의해 과열되는 것을 방지할 수 있다. .

즉, 상기 용탕냉각유닛(60)의 기체공급관(66)을 통하여 외기 또는 불활성가스를 송풍기(69) 또는 불활성가스 기체탱크(68)로부터 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스를 공급한다. 기체공급관(66)으로부터 공급된 냉각기체는 상기 스노클부(20) 또는 댐유닛(30)의 챔버형성부(33) 또는 댐형성부(32)에 구비된 냉각챔버(61)로 공급된다. 이와 같이 냉각챔버(61)에 상대적으로 온도가 낮은 냉각기체가 공급됨으로써 용융아연도금액(2)과 접촉된 냉각챔버(61)와의 열교환이 이루어지고 따라서 강판(200)에 의해 가열된 스노클부(20)의 주위의 아연도금용액(2)의 온도를 낮출 수 있다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 열처리 된 강판(200)이 가지고 있던 과잉 열들은 용융아연도금액(2)으로 전달되는데, 이러한 열전달은 강판(200)이 용융아연도금조(100)의 용융아연도금액(2)과 맨 처음 접촉하는 스노클부(20)에서 대부분 일어나기 때문에 특히 챔버형성부(33)의 내부로 월류하는 용융아연도금액(2)의 온도가 급격하게 상승하게 된다. 즉, 열처리되어 상대적으로 높은 온도(약 온도는 465~475℃)의 강판(200) 이 연속적으로 용융아연도금조(100)의 용융아연도금액(2)으로 인입되기 때문에, 강판 인입 초기영역 즉, 댐유닛(30)의 강판유입구(31) 부위에서 국부적으로 용융아연도금액(2)의 온도가 높아지게 되는 것이다.

그러나 강판(200)으로부터 용융아연도금액(2)으로 열전달이 가장 우선적으로 일어나는 영역인 스나우트(110)의 댐유닛(30) 영역에 용탕냉각유닛(60)이 설치되어 있으므로 용융아연도금액(2)로 유입되는 강판(200)의 과잉 열량을 우선적으로 냉각할 수 있게 된다.

따라서 강판(200)으로 부터의 과잉 열량이 용융아연도금액(2) 전체로 퍼져나가는 것을 방지할 수 있으며, 특히 두꺼운 강판(200)을 생산할 때 용융아연도금액(2)의 온도증가를 매우 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 용탕냉각유닛(60)은 과열된 용융아연도금액(2)을 냉각하여 용융아연도금조(100)의 내의 용융아연도금액(2)의 온도를 일정하게 유지할 수 있으므로 도금온도의 안정화와 도금반응성을 균일하게 할 수 있다. 또한 스나우트 내부로 용융아연도금액(2)가 증발한 애쉬의 발생량을 줄일 수 있으며, 스나우트의 내주면에 부착된 애쉬 즉, 이물질이 떨어져 아연도금이 이루어지는 강판의 표면에 부착됨으로써 발생되는 도금불량을 방지할 수 있다.

또한 고온에 의해 지속적으로 변형되는 스노클부(20)의 변형량도 줄일 수 있으며 고온에 의한 스노클부(20)의 침식현상도 감소할 수 있어 수리비용도 절감할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 스나우트 스노클 냉각장치는 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 단부가 용융아연도금조의 탕면에 잠기어 용융아연도금조로 유입되는 강판을 감싸 산화를 방지하기 위한 스노클부와, 상기 스노클부의 단부로부터 상기 강판과 소정간격 이격되도록 감싸며 용융아연도금조 내의 용융아연도금액이 스노클부의 내주면 측으로 넘치도록 하여 스노클부 내의 탕면으로 떨어진 이물질이 강판에 부착되지 못하도록 하는 댐형성부를 가진 댐유닛을 포함하는 스나우트와;
   상기 스나우트에 설치되는 것으로, 상기 댐유닛의 댐형성부를 넘친 용융아연도금액을 스노클부 외부측의 용융아연도금조 내로 펌핑하여 댐형성부를 넘친 용융아연도금액에 포함된 이물질이 강판에 부착되지 못하도록 하는 용융아연배출유닛을 구비하며,
   상기 스노클부의 외주면의 적어도 일측에 설치되어 강판에 의해 가열된 용융아연도금액을 냉각시키기 위한 냉각통로부와, 상기 냉각통로부에 냉각공기를 공급하기 위한 냉각기체공급부를 가지는 용탕냉각부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 스나우트 스노클 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서
   상기 냉각챔버는 상기 댐유닛의 챔버형성부 또는 댐형성부의 내주면에 형성된 것을 특징으로 하는 스나우트 스노클 냉각장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각기체공급부는 상기 냉각챔버에 설치되는 기체공급관과, 기체배출관을 구비하며, 상기 기체공급관는 냉각기체를 공급하기 위한 송풍기 또는 기체탱크가 설치된 것을 특징으로 하는 스나우트 스노클 냉각장치.
4. 제1항에 있어서,
   냉각기체공급부의 배관에 기체의 냉각능력을 증대하기 위한 냉각기나 워터미스트발생기가 더 구비된 것을 특징을 하는 스나우트 스노클 냉각장치
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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