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DISPOSITIF DE DOSAGE ET DE TRANSPORT D'UNE MASSE PULVERULENTE
La présente invention est relative à un dispositif pour doser une masse pulvérulente et la transporter jusqu'au dessus de la surface d'un bain de métal fondu dans une lingotière d'une installation de coulée continue.
Elle concerne également un procédé pour doser la masse pulvérulente à la surface du bain de métal au moyen du dispositif précité afin de former une couche de protection imperméable à l'air de manière à empêcher une oxydation du métal.
On connaît par le brevet belge Nô 638185, un procédé pour éviter des défauts de surface dans la coulée de boudins de métaux à point de fusion élevé et de leurs alliages dans lesquels un métal ou alliage de métaux en fusion est amené éventuellement par une busette dans une coquille ou lingotière, de manière à former dans cette coquille ou lingotière, un bain de métal (métaux) en fusion, ce bain recouvrant partiellement le boudin, et dans lequel on amène par une conduite au moyen d'un gaz neutre une masse de recouvrement pulvérulente que l'on dépose sur la surface du bain, cette masse formant une couche de protection destinée à éviter une oxydation à la surface du bain.
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Ce procédé connu ne permet pas de régler de façon précise, la quantité de masse pulvérulente à amener à la surface du bain ni, la vitesse de consommation de cette masse pulvérulente. La masse pulvérulente amenée à la surface du bain de métal en fusion forme une crasse liquide supportant éventuellement de la masse pulvérulente fraîche.
Lors de l'opération de coulée du métal, une partie de la masse pulvérulente transformée en une crasse liquide est emportée par le boudin de sorte que, pour obtenir une couche de protection suffisante afin d'éviter toute oxydation à la surface du bain, il est nécessaire d'amener de la masse pulvérulente fraîche de façon plus ou moins continue sur la surface du bain.
Si la quantité de masse pulvérulente amenée à la surface du bain est trop importante une couche épaisse de masse pulvérulente couvre la crasse liquide, et le métal en fusion, tel que de l'acier, risque alors de subir une surchauffe.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
Le dispositif selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une trémie pour recevoir la masse pulvérulente, la sortie de la trémie étant équipée d'un dispositif de dosage volumétrique connecté pour délivrer une quantité prédéterminée de matière pulvérulente dans une tuyauterie débouchant
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dans la lingotière au-dessus du niveau du bain de métal fondu, et des moyens pour injecter un courant de gaz inerte dans la tuyauterie afin de transporter la masse pulvérulente délivrée vers la lingotière. Suivant une particularité de l'invention, le dispositif de dosage volumétrique comprend au moins une écluse rotative entraînée par un moteur et comportant un corps présentant au moins une alvéole de volume prédéterminé pour contenir et délivrer des doses prédéterminées de matière pulvérulente.
Dans une forme d'exécution particulière, l'écluse rotative comporte une enveloppe extérieure cylindrique fixe à axe horizontal dans laquelle sont ménagées symétriquement par rapport à l'axe horizontal, une fenêtre supérieure communiquant avec la trémie et une fenêtre inférieure communiquant avec une tuyauterie, et un rotor cylindrique logé à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique et présentant deux alvéoles diamétralement opposées séparées par des segments cylindriques aptes à assurer une bonne étanchéité entre le rotor et l'enveloppe de l'écluse rotative.
A la surface du bain, la tuyauterie est munie d'un répartiteur s'évasant vers le bas et débouchant par un coude tangentiellement à la surface du bain de métal, juste au-dessus de celui-ci.
Le dispositif suivant l'invention permet
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ainsi d'assurer à la surface du bain une couche de protection constituée essentiellement par une crasse liquide et de maintenir à la surface du bain, au cours de la coulée, une couche de protection constante, ceci permettant d'assurer un meilleur degré de reproductibilité d'une séquence de coulée à une autre.
En outre, combiné à l'utilisation d'un ordinateur de contrôle de procédé, le dispositif suivant l'invention permet de tenir compte du niveau du bain de métal en fusion et de maintenir constante ou au contraire corriger l'épaisseur de la couche de protection selon les besoins, le type de masse pulvérulente, la vitesse de coulée et/ou la position de la busette immergée.
Le dispositif suivant l'invention permet également de régler le débit de la masse pulvérulente de manière à obtenir une masse de recouvrement sensiblement fondue, cette masse formant une crasse pratiquement liquide et exempte de masse pulvérulente sur le métal en fusion. Suivant l'invention, on règle le débit de masse pulvérulente amenée à la surface du métal en fusion en répétant les étapes suivantes : on remplit une alvéole du dispositif de dosage avec un volume déterminé de masse pulvérulente, on amène ladite alvéole en communication avec une tuyauterie d'amenée et on injecte un gaz inerte au moyen d'un injecteur en tête de la tuyauterie d'amenée, de manière à emporter ladite masse vers la surface du métal en fusion.
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D'autres particularités et détails du dispositif et du procédé suivant l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit, dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés.
La figure 1 est une vue schématique en bout d'une installation de coulée continue équipée d'un dispositif de dosage et de transport de matière pulvérulente selon l'invention ; la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle en élévation latérale du dispositif de dosage et de transport de matière pulvérulente montré à la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe transver- sale à plus grande échelle d'une écluse rotative exemplaire comprise dans le dispositif de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe longitu- dinale verticale de l'écluse rotative montrée à la figure 3 ; et les figures 5,6 et 7 sont des vues en bout, en élévation latérale et en plan d'un répartiteur de matière pulvérulente.
La figure 1 montre schématiquement une installation de coulée de boudins de métaux équipé d'un dispositif de dosage et de transport de matière pulvérulente selon l'invention. L'installation de coulée continue désignée dans son
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ensemble par le signe de référence 1 comprend : - une lingotière 2 dans laquelle on coule du métal en fusion provenant d'un répartiteur 3, cette coulée étant avantageusement réalisée au moyen d'une busette 4 ; - un système de guidage à rouleaux 4 destiné à guider un boudin 5 formé par la solidification du métal ; - des installations 6,6'd'oxycoupage reliées entre elles par des guides à rouleaux 8, ces installations étant destinées à couper le boudin 5 en barres 7 de dimension déterminée.
Le dispositif de dosage et de transport de masse pulvérulente selon l'invention est représenté schématiquement à la figure 2. Une trémie 10 est destinée à recevoir la masse pulvérulente à introduire dans les lingotières. La composition d'une masse pulvérulente capable d'éviter l'oxydation à la surface 26 du bain de métal en fusion contenu dans une lingotière 2 est décrite dans le brevet belge No 638.185 précité. La sortie de la trémie 10 est équipée d'un dispositif de dosage 11 qui débouche dans une tuyauterie 9 aboutissant dans la busette 4 d'un répartiteur 3 de coulée (dispositif connu en soi) monté à la sortie d'une poche de coulée.
Un mode de réalisation exemplaire du dispositif de dosage volumétrique 11 selon l'invention est représenté aux figures 3 et 4, la figure 3 montrant une coupe transversale et
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la figure 4 montrant une coupe longitudinale.
Comme on le voit en particulier à la figure 4, le dispositif exemplaire illustré alimente deux tuyauteries 9 de transport de masse pulvérulente en parallèle, ce qui permet d'obtenir un débit sensiblement constant de masse pulvérulente et/ou d'assurer une sécurité d'amenée de la masse pulvérulente à la surface 26 du bain dans la lingotière 2. Le dosage volumétrique de la masse pulvérulente délivré dans une tuyauterie 9 est assuré, selon l'invention, par au moins une écluse rotative 13 montée sur l'arbre 17 d'un moteur d'entraînement (non représenté).
Chaque écluse rotative 13 comprend une enveloppe cylindrique fixe 15 à axe longitudinal horizontal à l'intérieur de laquelle est logé un rotor 16 présentant au moins une alvéole 12 de volume prédéterminé. Dans le mode d'exécution exemplaire illustré aux figures 3 et 4, chaque rotor 16 comporte deux alvéoles 12 diamétralement opposées séparées par des segments cylindriques 14 aptes à assurer une bonne étanchéité entre le rotor et l'enveloppe cylindrique. L'enveloppe cylindrique fixe 15 présente deux fenêtres diamétralement opposées et s'étendant symétriquement par rapport à l'axe longitudinal BB'. La fenêtre supérieure 18 communique avec la trémie 10 et la fenêtre inférieure 19 communique avec une tuyauterie 9 par un réceptacle 29.
Le moteur entraîne le rotor 16 dans un mouvement de rotation autour de l'axe BB'.
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Lorsqu'une alvéole 12 se trouve en communication avec la trémie 10, elle en reçoit une quantité de matière pulvérulente et lorsque par suite de la rotation du rotor 16, cette alvéole se trouve en regard de la fenêtre 19, la dose de matière pulvérulente qu'elle contient tombe par gravité dans le réceptacle 29.
Le mouvement de rotation du rotor 16 autour de son axe BB'est avantageusement un mouvement de rotation saccadé, soit à sens unique ininterrompu, soit à sens alterné en va-et-vient comme symbolisé par les flèches R à la figure 3.
Un mouvement saccadé permet d'assurer un temps d'arrêt au moment où l'alvéole 12 supérieure se remplit de matière pulvérulente et au moment où elle en est débarrassée dans le réceptacle 29.
Les secousses créées par le mouvement saccadé de l'écluse rotative ont l'avantage de briser la cohésion de la matière pulvérulente et d'assurer un remplissage plus régulier et reproductible de l'alvéole 12 en communication avec la trémie 10.
Un temps d'arrêt permet également une décharge complète de l'alvéole 12 dans le réceptacle 29 et donne la possibilité de rincer l'alvéole 12 ouverte sur la tuyauterie 9 à l'aide d'un jet de gaz inerte.
Il va de soi que le même résultat pourrait être obtenu en imprimant un mouvement de rotation à l'enveloppe 15 par rapport au corps intérieur 16.
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Le dispositif de dosage selon l'invention permet ainsi de délivrer une quantité prédéterminée de matière pulvérulente dans le réceptacle 29 et la tuyauterie 9. La matière pulvérulente est alors transportée dans la tuyauterie 9 par un jet de gaz inerte, par exemple de l'azote, injecté dans le ou chaque réceptacle 29 par un injecteur 25. L'injecteur
25 est de préférence dirigé vers la fenêtre inférieure 19 de manière à chasser de l'alvéole
12 se trouvant en position inférieure, la matière pulvérulente qui adhérerait à la paroi de cette alvéole.
La tuyauterie 9 amène la matière pulvérulente dans une lingotière 2 au dessus du niveau 26 du bain de métal qui y est contenu afin de former une masse de recouvre- ment à la surface 26 du bain, cette masse de recouvrement pulvérulente formant une couche de protection servant à éviter une oxydation du métal à la surface du bain.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi la mise en oeuvre d'un procédé suivant lequel on règle le débit de masse pulvérulente de manière à obtenir une masse de recouvrement sensiblement fondue, cette masse formant une crasse pratiquement liquide et exempte de ma- tière encore pulvérulente sur la surface 26 du bain de métal.
Suivant ce procédé, on règle de façon indépendante le volume de masse pulvérulente à amener sur la surface 26 du bain et la vitesse d'amenée de cette masse pulvérulente. Pour obte- nir un tel réglage, on procède de préférence
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comme suit. On remplit l'alvéole 12 se trouvant en position supérieure avec un volume déterminé de matière pulvérulente. On imprime un mouvement de rotation relatif R entre le corps 16 de l'écluse 13 et l'enveloppe extérieure 15 de manière que l'alvéole 12 contenant la matière pulvérulente soit amenée en communication avec le réceptacle 29, et on injecte dans celui-ci un gaz inerte afin de transporter ladite masse pulvérulente vers la lingotière.
De préférence, on dirige un jet de gaz inerte vers la fenêtre inférieure 19 au moment où une alvéole 12 remplie de matière pulvérulente est amenée en position inférieure, afin de chasser la matière pulvérulente qui adhérerait à la paroi de l'alvéole 12, comme dit plus haut.
La tuyauterie 9 dans laquelle est réalisée le transport pneumatique de la matière pulvérulente, aboutit dans la lingotière au-dessus du niveau du bain de métal.
Les figures 5,6 et 7 illustrent un répartiteur vu en bout, en élévation latérale et en plan. Comme le montre la figure 5, la tuyauterie 9 est munie d'un répartiteur 20 s'évasant vers le bas et débouchant par un coude 21 tangentiellement à la surface du bain de métal juste au-dessus de celui-ci. Le coude 21 est raccordé au corps du répartiteur par une pente latérale 23 (figure 6). La vue en plan de la figure 7 montre que le courant de masse pulvérulente est réparti de chaque côté du répartiteur
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20 par des versants 27 d'un chaperon triangulaire 28.
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DEVICE FOR DOSING AND TRANSPORTING A PULVERULENT MASS
The present invention relates to a device for dosing a pulverulent mass and transporting it to the top of the surface of a bath of molten metal in an ingot mold of a continuous casting installation.
It also relates to a method for dosing the pulverulent mass on the surface of the metal bath by means of the aforementioned device in order to form an air-impermeable protective layer so as to prevent oxidation of the metal.
Belgian patent No. 638185 discloses a method for avoiding surface defects in the casting of metal rods with a high melting point and their alloys in which a metal or alloy of molten metals is optionally brought by a nozzle into a shell or ingot mold, so as to form in this shell or ingot mold, a bath of molten metal (metals), this bath partially covering the rod, and in which a mass of neutral gas is brought by a pipe powder coating which is deposited on the surface of the bath, this mass forming a protective layer intended to prevent oxidation on the surface of the bath.
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This known method does not allow precise adjustment of the quantity of pulverulent mass to be brought to the surface of the bath, nor the speed of consumption of this pulverulent mass. The pulverulent mass brought to the surface of the molten metal bath forms a liquid grime possibly supporting fresh pulverulent mass.
During the metal casting operation, part of the pulverulent mass transformed into a liquid dirt is carried away by the rod so that, to obtain a sufficient protective layer in order to avoid any oxidation on the surface of the bath, it it is necessary to bring fresh powdery mass more or less continuously on the surface of the bath.
If the quantity of pulverulent mass brought to the surface of the bath is too large, a thick layer of pulverulent mass covers the liquid grime, and the molten metal, such as steel, then risks undergoing overheating.
The present invention aims to remedy these drawbacks.
The device according to the invention is essentially characterized in that it comprises a hopper for receiving the pulverulent mass, the outlet of the hopper being equipped with a volumetric metering device connected to deliver a predetermined quantity of pulverulent material in an emerging piping
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in the mold above the level of the molten metal bath, and means for injecting a stream of inert gas into the piping in order to transport the pulverulent mass delivered to the mold. According to a feature of the invention, the volumetric metering device comprises at least one rotary lock driven by a motor and comprising a body having at least one cell of predetermined volume to contain and deliver predetermined doses of pulverulent material.
In a particular embodiment, the rotary lock comprises a fixed cylindrical outer casing with a horizontal axis in which are arranged symmetrically with respect to the horizontal axis, an upper window communicating with the hopper and a lower window communicating with a pipe, and a cylindrical rotor housed inside the cylindrical envelope and having two diametrically opposite cells separated by cylindrical segments capable of ensuring a good seal between the rotor and the envelope of the rotary lock.
On the surface of the bath, the piping is provided with a distributor flaring downwards and opening by an elbow tangentially to the surface of the metal bath, just above the latter.
The device according to the invention allows
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thus ensuring on the surface of the bath a protective layer consisting essentially of liquid dirt and maintaining on the surface of the bath, during pouring, a constant protective layer, this making it possible to ensure a better degree of reproducibility from one casting sequence to another.
In addition, combined with the use of a process control computer, the device according to the invention makes it possible to take account of the level of the molten metal bath and to maintain constant or on the contrary correct the thickness of the layer of protection as required, the type of powdery mass, the casting speed and / or the position of the submerged nozzle.
The device according to the invention also makes it possible to adjust the flow rate of the pulverulent mass so as to obtain a substantially molten covering mass, this mass forming a practically liquid dirt and free of pulverulent mass on the molten metal. According to the invention, the flow rate of pulverulent mass brought to the surface of the molten metal is adjusted by repeating the following steps: a cell of the metering device is filled with a determined volume of pulverulent mass, the said cell is brought into communication with a supply piping and an inert gas is injected by means of an injector at the top of the supply piping, so as to carry said mass towards the surface of the molten metal.
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Other particularities and details of the device and method according to the invention will emerge from the detailed description which follows, in which reference is made to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view at the end of a continuous casting installation equipped with a device for metering and transporting pulverulent material according to the invention; Figure 2 is a schematic view on a larger scale in side elevation of the device for metering and transporting pulverulent material shown in Figure 1; Figure 3 is a cross-sectional view on a larger scale of an exemplary rotary valve included in the device of Figure 2; Figure 4 is a vertical longitudinal sectional view of the rotary valve shown in Figure 3; and FIGS. 5, 6 and 7 are end views, in side elevation and in plan, of a powdery material distributor.
FIG. 1 schematically shows an installation for casting metal rods fitted with a device for metering and transporting pulverulent material according to the invention. The continuous casting installation designated in its
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together by the reference sign 1 comprises: - an ingot mold 2 into which molten metal is poured from a distributor 3, this casting being advantageously carried out by means of a nozzle 4; - A roller guide system 4 for guiding a rod 5 formed by the solidification of the metal; - 6,6 ′ oxycutting installations linked together by roller guides 8, these installations being intended to cut the tube 5 into bars 7 of determined size.
The powder mass dosing and transport device according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 2. A hopper 10 is intended to receive the powder mass to be introduced into the ingot molds. The composition of a pulverulent mass capable of preventing oxidation on the surface 26 of the molten metal bath contained in an ingot mold 2 is described in the aforementioned Belgian patent No. 638,185. The outlet of the hopper 10 is equipped with a metering device 11 which opens into a pipe 9 terminating in the nozzle 4 of a tundish distributor 3 (device known per se) mounted at the outlet of a tundish.
An exemplary embodiment of the volumetric metering device 11 according to the invention is shown in Figures 3 and 4, Figure 3 showing a cross section and
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Figure 4 showing a longitudinal section.
As can be seen in particular in FIG. 4, the exemplary device illustrated feeds two pipes 9 for transporting pulverulent mass in parallel, which makes it possible to obtain a substantially constant flow rate of pulverulent mass and / or to ensure safety. bringing the pulverulent mass to the surface 26 of the bath in the ingot mold 2. The volumetric metering of the pulverulent mass delivered in a pipe 9 is provided, according to the invention, by at least one rotary lock 13 mounted on the shaft 17 d 'a drive motor (not shown).
Each rotary valve 13 comprises a fixed cylindrical envelope 15 with horizontal longitudinal axis inside which is housed a rotor 16 having at least one cell 12 of predetermined volume. In the exemplary embodiment illustrated in Figures 3 and 4, each rotor 16 has two diametrically opposite cells 12 separated by cylindrical segments 14 capable of ensuring a good seal between the rotor and the cylindrical envelope. The fixed cylindrical envelope 15 has two diametrically opposite windows and extending symmetrically with respect to the longitudinal axis BB '. The upper window 18 communicates with the hopper 10 and the lower window 19 communicates with a pipe 9 through a receptacle 29.
The motor drives the rotor 16 in a rotational movement around the axis BB '.
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When a cell 12 is in communication with the hopper 10, it receives a quantity of pulverulent material and when, as a result of the rotation of the rotor 16, this cell is located opposite the window 19, the dose of pulverulent material which 'it contains falls by gravity into receptacle 29.
The rotation movement of the rotor 16 around its axis BB is advantageously a jerky rotation movement, either uninterrupted one-way, or alternating back-and-forth as symbolized by the arrows R in FIG. 3.
A jerky movement makes it possible to ensure a stopping time when the upper cell 12 is filled with pulverulent material and when it is rid of it in the receptacle 29.
The tremors created by the jerky movement of the rotary lock have the advantage of breaking the cohesion of the pulverulent material and of ensuring a more regular and reproducible filling of the cell 12 in communication with the hopper 10.
A downtime also allows complete discharge of the cell 12 into the receptacle 29 and gives the possibility of rinsing the open cell 12 on the piping 9 using a jet of inert gas.
It goes without saying that the same result could be obtained by imparting a rotational movement to the casing 15 relative to the internal body 16.
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The metering device according to the invention thus makes it possible to deliver a predetermined quantity of pulverulent material into the receptacle 29 and the piping 9. The pulverulent material is then transported in the piping 9 by a jet of inert gas, for example nitrogen , injected into the or each receptacle 29 by an injector 25. The injector
25 is preferably directed towards the lower window 19 so as to expel from the cell
12 being in the lower position, the pulverulent material which would adhere to the wall of this cell.
The piping 9 brings the pulverulent material into a mold 2 above the level 26 of the metal bath which is contained therein in order to form a covering mass on the surface 26 of the bath, this pulverulent covering mass forming a protective layer. serving to prevent oxidation of the metal on the surface of the bath.
The device according to the invention thus allows the implementation of a method according to which the flow rate of pulverulent mass is adjusted so as to obtain a substantially molten covering mass, this mass forming a practically liquid dirt and free of matter still pulverulent on the surface 26 of the metal bath.
According to this method, the volume of pulverulent mass to be brought to the surface 26 of the bath and the speed of supply of this pulverulent mass are independently adjusted. To obtain such a setting, it is preferable to proceed
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as following. The cell 12 in the upper position is filled with a determined volume of pulverulent material. A relative rotational movement R is imparted between the body 16 of the lock 13 and the outer envelope 15 so that the cell 12 containing the pulverulent material is brought into communication with the receptacle 29, and is injected into the latter an inert gas in order to transport said pulverulent mass to the ingot mold.
Preferably, a jet of inert gas is directed towards the lower window 19 when a cell 12 filled with pulverulent material is brought into the lower position, in order to expel the pulverulent material which would adhere to the wall of the cell 12, as said upper.
The pipe 9 in which the pneumatic transport of the pulverulent material is carried out, terminates in the mold above the level of the metal bath.
Figures 5,6 and 7 illustrate a distributor seen at the end, in side elevation and in plan. As shown in FIG. 5, the piping 9 is provided with a distributor 20 which widens downwards and opens out through an elbow 21 tangentially to the surface of the metal bath just above it. The elbow 21 is connected to the body of the distributor by a lateral slope 23 (Figure 6). The plan view of FIG. 7 shows that the powdery mass stream is distributed on each side of the distributor.
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20 by slopes 27 of a triangular hood 28.