CA1111640A - Lance refroidie pour l'insufflation de produits gazeux dans un bain metallique - Google Patents
Lance refroidie pour l'insufflation de produits gazeux dans un bain metalliqueInfo
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Abstract
Procédé de refroidissement d'une lance pour l'insufflation de produits gazeux, dans un bain de métal liquide, caractérisé en ce que lors de l'insufflation des produits gazeux on injecte aussi un liquide de refroidissement dans un espace annulaire de faible dimension défini entre deux tubes coaxiaux formant ladite lance, ladite injection de liquide de refroidissement étant faite sans retour. Et une lance pour réaliser ce procédé.
Description
, , !
Llinven-tion concerne UII procédé de refroidissement d'une lance pour l'insufflation de produits gazeux, contenant éventuellement en suspension des solides en poudre, dans un bain de metal liquide et une lance destinee au traitement du metal liquide au our electrique.
Au four electrique, les charges sont habituellement constituees principalement de ferrailles, quelquefois melangees a de la fonte; ce sont donc des produits assez fortement carbures ~
et il est necessaire de proceder àleur decarburation, ainsi ;
qu'a l'elimination, si nécessaire, d'élements indésirables tel que le phosphore. Ce traitement s'effectue par oxydation di-recte, généralement a l'aide d'oxygane sensiblement pur, con-tenant éventuellement des produits pulvérulents, par exemple de la chaux, insufles dans le bain metallique au moyen d'une lance immergee. Les lances utiliseesjusqu'ici sont, la plupart du temps, tenues par un opérateur et enfoncées dans le bain au fur et a mesure, afin de maintenir constante la hauteur immer-gee en,depit de l'usure. Les conditions regnant dans le four etant particuliarement agressives la durée de vie moyenne d'une lance est d'environ 3 mn et il faut donc. ~our assurer le trai-tement complet d'une charge, changer plusieurs fois de lance, habituellement 1,5 fois en moyenne. Pour les fours de puis-sance moyenne le temps de sejour de la charge est de l'ordre de 3 a 4 h et par conséquent, le temps d'insuf1ation compte tenu des changements de l~nce, est negligeable devant la duree totale des operations. Par contre avec les fours à tras haute puissance, qui ont tendance a se developper de plus en plus pour des raisons de productivite, le temps mis pour effectuer un changement de lance intervient dans la durée totale de sejour qui est generalement de moins de deux heures.
Le but de la presente invention est précisémment de fournir une lance pouvant assurer l'insufflation de gaz oxydant 69L(~ :`
pour le traitement de nombreuses charges sans subir d'usure importante.
Selon la présente invention il est prévu un procede de refroidissement d'une lance pour l'insufElation de produits gazeux, dans un bain de métal liquide, caractérisé en ce que lors de l'insufflation desdits produits gazeux on injecte aussi un liquide de refroidissement dans un espace annulaire de faible dimension défini entre deux tubes coaxiaux formant ladite lance, ladite injection de liquide de refroidissement etant faite sans retour.
Selon la presente invention, il est aussi prevu une lance pour l'insufflation de produits gazeux, contenant even-tuellement des produits solides pulvérulents en suspension, dans un bain de métal liquide, comportant un tube métallique interne constituant un passage pour le produit gazeux, un tube métallique concentrique exterieurement au precédent, caracté-risée en ce que les deux tubes coaxiaux définissent un espace -~
annulaire de très faible dimension a l'intérieur duquel est injecté un liquide de refroidissement, cet espace conduisant, sans retour, le liquide de refroidissement dans ledit bain.
Selon un mode de réalisation particulierement avan-tageux, le refroidissement est assuré par un gaz liquéfié, de préférence de l'anhydride carbonique liquide, ou par un hydrocarbure liquide comme le fuel, le butane, le propane, etc..
La lance de la présente demande est consommablej c'est-à-dire identique a elle-même sur toute sa longueur dans ses sections transversales successives. Elle est donc utili-sable sur toute sa longueur, avec une cartaine vitesse d'usure qui est acceptable en pratique grace a l'effet refroidissant du liquide protecteur périphérique.
Comme on le comprend, la différence essentielle entre les lances utilisées jusqu'ici et celle mise au point par le ; - 2 -,'~ ': ';, demandeur est la présence, dans cette derniare, d'un syst8me de refroidissement extrêmement efficace. La partie immerg~e..de la lance, froide, ne subit pratiquement pas d'usure par "~dissolu~
tion" dans le baln métalliquet contrairement aux lances cIass1 ques, le.mode d'usure prepodérant devient a.Lors l'atta~ue~du réfractaire par le laitier. Cependant, la portion de~lance immergée dans la couche de laitier est à une température xelati-.
vement basse, de l'ordre de 500 ~ 600~C, et meme l'usure par réaction avec le laitier n'est pas tres raplde, à~condition.~
d'employer un refractaire judicieusement choisi. La lance~selon. . ~.
l'invention, utillsée.de fa~on correcte, en évitant en partlcu-lier les rentrées de métal liquide à l'extrémite inférieure, peut.
donc assurer l'insufflation de gaz oxydant pour un kres grand .~` - .
nom~re de chargesL Elle permet par.conséquent.de.diminuer de .
facon sensible la durée globale de traitement de la charge..et d'accroItre ainsi de maniare non négligeable la productivite du four.
D'autre part, la longueur de la lance demeurant .. .. .. . _ . . . _ i ... _ .
'I
;
sensiblement cons-tante pendant toute la durée d'insufflation, il n'est plus nécessaire de l'enfoncer peu à peu dans le bain.
L'opérateur qui habituellement tenait la lance peut être remplacé
par un support, de conception mécanique relativement simple, qui -~
maintient la lance immergée à une profondeur prédéterminée. En outre, cette position constante de la lance assure des conditions régulières et reproductibles d'lnsufflation et, partant, des résultats métallurgiques réguliers sur le produit traité ainsi qu'une usure plus faible des réfractaires du four.
Le procédé selon l'invention permet donc de réaliser ;~
des économies appréciables sur les lances elles-mêmes, la main d'oeuvre chargée de la préparation et de l'opération des lances, ainsi que sur la réfection des réfractaires du four. De plus elle assure une augmentation de productivité de l'installation.
L'invention sera de toutes facons bien comprise en se reportant ~ la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle la figure unique représente une vue en coupe d'une lance selon l'invention.
Sur cette figure, on peut voir en 1 le tube central ; 20 de la lance à l'intérieur duquel passe le gaz oxydant, mélange ! ` d'oxygène sensiblement pur et de chaux en poudre dans l'exemple ~; considér~. Un second t`ube 2, coaxial extérieurement au tube 1, s'étend comme ce dernier sur toute la longueur de la lance. Entre les tubes 1 et 2 est ménagé un espace annulaire 3, débouchant ~`
,~
vers l'extérieur à l'extrémité immergée de la lance et par lequel est injecté le liquide de refroidissement, de l'anhydride carboni-~ ,, que liquéfié dans l'exemple considéré. Afin de maintenir un centrage parfait des deux tubes 1 et 2 et donc un écoulement régulier du liquide de refroidissement, il est particulièrement avantageux de prévoir soit des bossages internes disposés en quin-conce sur le tube 2, soit des cannelures ou des arêtes :Longitudi-nales sur la face extérieure du tube 1. Ces dispositions tout à
:: .
fait classiques, n'ont pas été représentées, afin de conserver toute sa clarté à la figure. Enfin, l'ensemble des tubes est gainé extérieurement par un manchon réfractaire 4, ce dernier s'étendant sur une grande partie de la longueur de la lance, ;~
supérieure à la hauteur plongée dans le bain métallique.
Selon une variante d'exécution particulièrement avantageuse, l'extrémité immergée de la lance est renforcée à `~
l'aide d'un tube 5, extérieur au tube 2 et l'emboitant étroitement, qui confère à l'ensemble une plus grande rigidité.
Le manchon réfractaire peut notamment être réalisé par moulage autour des tubes 2 et 5. De préférence on emploiera pour sa fabrication un réfractaire de bonne qualité tel que l'alumine - ~
pure afin de minimiser les risques d'usure par réaction avec le -laitier.
Les exemples suivants, donnés à titre purement illus-tratif, permettront de mieux fixer les idées. Au cours d'une opéra-tion de décarburation, effectuée dans un four à arcs de 50 tonnes, ;~
on u-tilise une lance dont le tube interne, en cuivre, a un dia-mètre intérieur de 20 mm et un diamètre extérieur de 27,6 mm, le tube externe en acier, a un diamètre intérieur de 28 mm et un diamètre extérieur de 36 mm. L'ensemble est recouvert d'un manchon de béton alumineux de 80 mm de diamètre extérieur. Le tube interne porte sur sa surface extérieure des cannelures longitudinales dé-finissant avec la surface interne du tube extérieur un espace annulaire de 20/100 mm. La lance est introduite dans le bain métallique par la porte de travail du four à arcs. Afin d'abaisser la teneur en carbone de la charge de 1 % on insuffle pendant au moins 5 mn de l'oxygène sensiblement pur avec un débit de 10 m3/mn.
La pression de ce gaz, en tête de lance est d'environ 16 bars.
Dans un premier essai de refroidissement est assuré
par de l'anhydride carbonique liquéfié, injecté dans l'espace annulaire. Il faut employer environ 0,85 kg d~anhydride carbonique 6a~
"'"' :'.' liquide par heure et par mm de périmètre. La pression de ce fluide, en tête de lance est comprise entre 25 et 60 bars.
Au cours d'un deuxième essai, effectué avec une lance identique et dans les conditions semblables, le refroidissement est assuré par injection de fuel sous pression. Dans ce cas il faut utiliser 0,7 litres de fuel par minute. La vitesse de sortie du fuel est alors 7 m/s.
Dans les deux cas, on a constaté que la lance retirée ~ ;
du bain une fois la décarburation achevée n'avait pas subi de `
diminution sensible de longueur. ~, Bien entendu ces exemples sont donnés à titre nulle-ment limitatif et, dans chaque cas particulier, le spécialiste saura déterminer, les pressions et débits à employer, ainsi que les dimensions correspondantes des tubes.
,'` ',~ .
,i' ! -"~
'.
Llinven-tion concerne UII procédé de refroidissement d'une lance pour l'insufflation de produits gazeux, contenant éventuellement en suspension des solides en poudre, dans un bain de metal liquide et une lance destinee au traitement du metal liquide au our electrique.
Au four electrique, les charges sont habituellement constituees principalement de ferrailles, quelquefois melangees a de la fonte; ce sont donc des produits assez fortement carbures ~
et il est necessaire de proceder àleur decarburation, ainsi ;
qu'a l'elimination, si nécessaire, d'élements indésirables tel que le phosphore. Ce traitement s'effectue par oxydation di-recte, généralement a l'aide d'oxygane sensiblement pur, con-tenant éventuellement des produits pulvérulents, par exemple de la chaux, insufles dans le bain metallique au moyen d'une lance immergee. Les lances utiliseesjusqu'ici sont, la plupart du temps, tenues par un opérateur et enfoncées dans le bain au fur et a mesure, afin de maintenir constante la hauteur immer-gee en,depit de l'usure. Les conditions regnant dans le four etant particuliarement agressives la durée de vie moyenne d'une lance est d'environ 3 mn et il faut donc. ~our assurer le trai-tement complet d'une charge, changer plusieurs fois de lance, habituellement 1,5 fois en moyenne. Pour les fours de puis-sance moyenne le temps de sejour de la charge est de l'ordre de 3 a 4 h et par conséquent, le temps d'insuf1ation compte tenu des changements de l~nce, est negligeable devant la duree totale des operations. Par contre avec les fours à tras haute puissance, qui ont tendance a se developper de plus en plus pour des raisons de productivite, le temps mis pour effectuer un changement de lance intervient dans la durée totale de sejour qui est generalement de moins de deux heures.
Le but de la presente invention est précisémment de fournir une lance pouvant assurer l'insufflation de gaz oxydant 69L(~ :`
pour le traitement de nombreuses charges sans subir d'usure importante.
Selon la présente invention il est prévu un procede de refroidissement d'une lance pour l'insufElation de produits gazeux, dans un bain de métal liquide, caractérisé en ce que lors de l'insufflation desdits produits gazeux on injecte aussi un liquide de refroidissement dans un espace annulaire de faible dimension défini entre deux tubes coaxiaux formant ladite lance, ladite injection de liquide de refroidissement etant faite sans retour.
Selon la presente invention, il est aussi prevu une lance pour l'insufflation de produits gazeux, contenant even-tuellement des produits solides pulvérulents en suspension, dans un bain de métal liquide, comportant un tube métallique interne constituant un passage pour le produit gazeux, un tube métallique concentrique exterieurement au precédent, caracté-risée en ce que les deux tubes coaxiaux définissent un espace -~
annulaire de très faible dimension a l'intérieur duquel est injecté un liquide de refroidissement, cet espace conduisant, sans retour, le liquide de refroidissement dans ledit bain.
Selon un mode de réalisation particulierement avan-tageux, le refroidissement est assuré par un gaz liquéfié, de préférence de l'anhydride carbonique liquide, ou par un hydrocarbure liquide comme le fuel, le butane, le propane, etc..
La lance de la présente demande est consommablej c'est-à-dire identique a elle-même sur toute sa longueur dans ses sections transversales successives. Elle est donc utili-sable sur toute sa longueur, avec une cartaine vitesse d'usure qui est acceptable en pratique grace a l'effet refroidissant du liquide protecteur périphérique.
Comme on le comprend, la différence essentielle entre les lances utilisées jusqu'ici et celle mise au point par le ; - 2 -,'~ ': ';, demandeur est la présence, dans cette derniare, d'un syst8me de refroidissement extrêmement efficace. La partie immerg~e..de la lance, froide, ne subit pratiquement pas d'usure par "~dissolu~
tion" dans le baln métalliquet contrairement aux lances cIass1 ques, le.mode d'usure prepodérant devient a.Lors l'atta~ue~du réfractaire par le laitier. Cependant, la portion de~lance immergée dans la couche de laitier est à une température xelati-.
vement basse, de l'ordre de 500 ~ 600~C, et meme l'usure par réaction avec le laitier n'est pas tres raplde, à~condition.~
d'employer un refractaire judicieusement choisi. La lance~selon. . ~.
l'invention, utillsée.de fa~on correcte, en évitant en partlcu-lier les rentrées de métal liquide à l'extrémite inférieure, peut.
donc assurer l'insufflation de gaz oxydant pour un kres grand .~` - .
nom~re de chargesL Elle permet par.conséquent.de.diminuer de .
facon sensible la durée globale de traitement de la charge..et d'accroItre ainsi de maniare non négligeable la productivite du four.
D'autre part, la longueur de la lance demeurant .. .. .. . _ . . . _ i ... _ .
'I
;
sensiblement cons-tante pendant toute la durée d'insufflation, il n'est plus nécessaire de l'enfoncer peu à peu dans le bain.
L'opérateur qui habituellement tenait la lance peut être remplacé
par un support, de conception mécanique relativement simple, qui -~
maintient la lance immergée à une profondeur prédéterminée. En outre, cette position constante de la lance assure des conditions régulières et reproductibles d'lnsufflation et, partant, des résultats métallurgiques réguliers sur le produit traité ainsi qu'une usure plus faible des réfractaires du four.
Le procédé selon l'invention permet donc de réaliser ;~
des économies appréciables sur les lances elles-mêmes, la main d'oeuvre chargée de la préparation et de l'opération des lances, ainsi que sur la réfection des réfractaires du four. De plus elle assure une augmentation de productivité de l'installation.
L'invention sera de toutes facons bien comprise en se reportant ~ la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle la figure unique représente une vue en coupe d'une lance selon l'invention.
Sur cette figure, on peut voir en 1 le tube central ; 20 de la lance à l'intérieur duquel passe le gaz oxydant, mélange ! ` d'oxygène sensiblement pur et de chaux en poudre dans l'exemple ~; considér~. Un second t`ube 2, coaxial extérieurement au tube 1, s'étend comme ce dernier sur toute la longueur de la lance. Entre les tubes 1 et 2 est ménagé un espace annulaire 3, débouchant ~`
,~
vers l'extérieur à l'extrémité immergée de la lance et par lequel est injecté le liquide de refroidissement, de l'anhydride carboni-~ ,, que liquéfié dans l'exemple considéré. Afin de maintenir un centrage parfait des deux tubes 1 et 2 et donc un écoulement régulier du liquide de refroidissement, il est particulièrement avantageux de prévoir soit des bossages internes disposés en quin-conce sur le tube 2, soit des cannelures ou des arêtes :Longitudi-nales sur la face extérieure du tube 1. Ces dispositions tout à
:: .
fait classiques, n'ont pas été représentées, afin de conserver toute sa clarté à la figure. Enfin, l'ensemble des tubes est gainé extérieurement par un manchon réfractaire 4, ce dernier s'étendant sur une grande partie de la longueur de la lance, ;~
supérieure à la hauteur plongée dans le bain métallique.
Selon une variante d'exécution particulièrement avantageuse, l'extrémité immergée de la lance est renforcée à `~
l'aide d'un tube 5, extérieur au tube 2 et l'emboitant étroitement, qui confère à l'ensemble une plus grande rigidité.
Le manchon réfractaire peut notamment être réalisé par moulage autour des tubes 2 et 5. De préférence on emploiera pour sa fabrication un réfractaire de bonne qualité tel que l'alumine - ~
pure afin de minimiser les risques d'usure par réaction avec le -laitier.
Les exemples suivants, donnés à titre purement illus-tratif, permettront de mieux fixer les idées. Au cours d'une opéra-tion de décarburation, effectuée dans un four à arcs de 50 tonnes, ;~
on u-tilise une lance dont le tube interne, en cuivre, a un dia-mètre intérieur de 20 mm et un diamètre extérieur de 27,6 mm, le tube externe en acier, a un diamètre intérieur de 28 mm et un diamètre extérieur de 36 mm. L'ensemble est recouvert d'un manchon de béton alumineux de 80 mm de diamètre extérieur. Le tube interne porte sur sa surface extérieure des cannelures longitudinales dé-finissant avec la surface interne du tube extérieur un espace annulaire de 20/100 mm. La lance est introduite dans le bain métallique par la porte de travail du four à arcs. Afin d'abaisser la teneur en carbone de la charge de 1 % on insuffle pendant au moins 5 mn de l'oxygène sensiblement pur avec un débit de 10 m3/mn.
La pression de ce gaz, en tête de lance est d'environ 16 bars.
Dans un premier essai de refroidissement est assuré
par de l'anhydride carbonique liquéfié, injecté dans l'espace annulaire. Il faut employer environ 0,85 kg d~anhydride carbonique 6a~
"'"' :'.' liquide par heure et par mm de périmètre. La pression de ce fluide, en tête de lance est comprise entre 25 et 60 bars.
Au cours d'un deuxième essai, effectué avec une lance identique et dans les conditions semblables, le refroidissement est assuré par injection de fuel sous pression. Dans ce cas il faut utiliser 0,7 litres de fuel par minute. La vitesse de sortie du fuel est alors 7 m/s.
Dans les deux cas, on a constaté que la lance retirée ~ ;
du bain une fois la décarburation achevée n'avait pas subi de `
diminution sensible de longueur. ~, Bien entendu ces exemples sont donnés à titre nulle-ment limitatif et, dans chaque cas particulier, le spécialiste saura déterminer, les pressions et débits à employer, ainsi que les dimensions correspondantes des tubes.
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Claims (13)
sont définies comme il suit :
1. Procédé de refroidissement d'une lance pour l'in-sufflation de produits gazeux, dans un bain de métal liquide, caractérisé en ce que lors de l'insufflation desdits produits gazeux on injecte aussi un liquide de refroidissement dans un espace annulaire de faible dimension défini entre deux tubes coaxiaux formant ladite lance, ladite injection de liquide de refroidissement étant faite sans retour.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide de refroidissement est un gaz liquéfié.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce que le liquide de refroidissement est de l'anhydride carbonique liquéfie.
en ce que le liquide de refroidissement est de l'anhydride carbonique liquéfie.
4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le liquide de refroidissement est un hydrocarbure li-quide.
5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que le liquide de refroidissement est du fuel-oil.
6. Procécé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'on renforce l'extrémité immergée de la lance à l'aide d'un tube.
en ce qu'on renforce l'extrémité immergée de la lance à l'aide d'un tube.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé
en ce qu'on gaine l'ensemble desdites deux tubes par un manchon réfractaire.
en ce qu'on gaine l'ensemble desdites deux tubes par un manchon réfractaire.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé
en ce que ledit manchon réfractaire est réalisé par moulage autour de l'ensemble desdites deux tubes et ledit tube de ren-forcement.
en ce que ledit manchon réfractaire est réalisé par moulage autour de l'ensemble desdites deux tubes et ledit tube de ren-forcement.
9. Lance pour l'insufflation de produits gazeux, contenant éventuellement des produits solides pulvérulents en suspension, dans un bain de métal liquide, comportant un tube métallique interne constituant un passage pour le produit gazeux, un tube métallique concentrique extérieurement au précédent, caractérisée en ce que les deux tubes coaxiaux définissent un espace annulaire de très faible dimension à l'intérieur duquel est injecté un liquide de refroidissement, cet espace conduisant, sans retour le liquide de refroidissement dans ledit bain.
10. Lance selon la revendication 9, caractérisée en ce que cette lance a une extrémité immergée dans le bain qui est renforcée à l'aide d'un tube de renforcement, prévu autour et emboitant étroitement le tube extérieur.
11. Lance selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'ensemble des tubes interne et externe est gainé
extérieurement par un manchon réfractaire qui s'étend sur une grande partie de la longueur de la lance, supérieure à la hauteur plongée dans ledit bain.
extérieurement par un manchon réfractaire qui s'étend sur une grande partie de la longueur de la lance, supérieure à la hauteur plongée dans ledit bain.
12. Lance selon la revendication 11, caractérisée en ce que le manchon réfractaire est réalisé par moulage autour du tube extérieur et du tube de renforcement.
13. Lance selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est consommable.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR77-12329 | 1977-04-20 | ||
| FR7712329A FR2388054A1 (fr) | 1977-04-20 | 1977-04-20 | Lance refroidie pour l'insufflation de produits gazeux dans un bain metallique |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1111640A true CA1111640A (fr) | 1981-11-03 |
Family
ID=9189832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA301,448A Expired CA1111640A (fr) | 1977-04-20 | 1978-04-19 | Lance refroidie pour l'insufflation de produits gazeux dans un bain metallique |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1111640A (fr) |
| FR (1) | FR2388054A1 (fr) |
| ZA (1) | ZA782121B (fr) |
Families Citing this family (4)
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| FR2502607B2 (fr) * | 1980-11-18 | 1986-06-27 | Sofrem | Perfectionnement au procede d'elimination de l'aluminium et du calcium dans le silicium et les alliages a base de silicium |
| FR2594446A1 (fr) * | 1986-02-14 | 1987-08-21 | Siderurgie Fse Inst Rech | Lance immergee refroidie d'injection de produit gazeux dans un bain metallique |
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-
1977
- 1977-04-20 FR FR7712329A patent/FR2388054A1/fr active Granted
-
1978
- 1978-04-12 ZA ZA00782121A patent/ZA782121B/xx unknown
- 1978-04-19 CA CA301,448A patent/CA1111640A/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2388054A1 (fr) | 1978-11-17 |
| ZA782121B (en) | 1979-05-30 |
| FR2388054B3 (fr) | 1980-03-07 |
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|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |