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Procédé et dispositif de décalaminage d'un produit métallique laminé à chaud.
La présente invention concerne un procédé de décalaminage d'un produit métallique laminé à chaud, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Une technique de décalaminage couramment appliquée à l'heure actuelle consiste à utiliser des jets plats d'eau sous pression élevée, qui sont projetés sur la surface du produit laminé. Ces jets sont habituellement fixes, et le produit à décalaminer défile devant les buses d'arrosage.
Il en résulte que les jets couvrent la totalité de la surface du produit, et même davantage parce que certaines plages sont couvertes à deux reprises en raison du chevauchement des buses voisines.
Cette technique requiert des pressions de projection élevées, ce qui implique une consommation d'énergie importante. De plus, elle entraîne une forte consommation d'eau.
La présente invention a pour objet un procédé de décalaminage qui permet d'assurer un décalaminage au moins équivalent à celui que l'on peut réaliser par les procédés conventionnels, tout en opérant avec une pression de liquide et une consommation d'eau nettement moins élevées que ces derniers.
L'invention est basée sur l'observation inattendue, faite récemment par le Demandeur, selon laquelle il n'est pas nécessaire de projeter de l'eau sous pression sur la totalité de la surface du produit pour assurer un décalaminage correct. En d'autres termes, le facteur de couverture est inférieur à 100 % dans le procédé de l'invention, alors qu'il est supérieur à 100 %, dans une mesure parfois importante, dans les procédés conventionnels. Le facteur de couverture est ici défini comme le rapport entre la partie de la surface du produit touchée directement par les jets d'eau sous pression et la surface totale du produit.
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Conformément à l'invention, un procédé de décalaminage d'un produit métallique laminé à chaud, dans lequel on projette un agent liquide sur la surface dudit produit qui défile suivant une première direction, est caractérisé en ce que l'on projette ledit agent liquide sous la forme d'une pluralité de jets cohérents, parallèles l'un à l'autre et ayant un diamètre inférieur à 2,5 mm, et en ce que l'on déplace ladite pluralité de jets en un mouvement alternatif de translation, dans une seconde direction qui n'est pas parallèle à ladite première direction.
Au sens de la présente demande, un jet cohérent est un jet plein de section essentiellement constante ; en d'autres termes, un jet cohérent ne contient pas de bulles d'air, il n'est le siège d'aucune turbulence ni d'aucun éclatement ou élargissement de la veine liquide.
Les jets cohérents de liquide ont avantageusement un diamètre inférieur à 2 mm, et de préférence compris entre 0,8 mm et 1,5 mm.
Selon une mise en oeuvre particulière, lesdits jets sont répartis transversalement par rapport au produit à décalaminer, suivant une direction qui n'est pas parallèle, et qui est de préférence perpendiculaire à la direction de défilement dudit produit.
Normalement, la direction dudit mouvement alternatif des jets cohérents est parallèle au plan de la surface à décalaminer ; dans ce plan, elle peut en principe être quelconque, sauf parallèle à la direction de défilement du produit. Ce mouvement alternatif se fait cependant de préférence suivant une direction perpendiculaire à la direction de défilement du produit, afin de limiter le nombre de jets d'une part et leur course transversale d'autre part.
La pression d'alimentation desdits jets est inférieure à 75 bar, et elle est de préférence comprise entre 30 bar et 60 bar.
Par un autre aspect, l'invention porte sur un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de décalaminage qui vient d'être décrit.
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Essentiellement, le dispositif de l'invention comprend une pluralité de gicleurs dirigés, parallèlement l'un à l'autre, vers le produit à décalaminer, des moyens d'alimentation desdits gicleurs en agent liquide sous pression, ainsi que des moyens pour imprimer auxdits gicleurs un mouvement alternatif de translation dans une direction qui n'est pas parallèle à la direction de défilement dudit produit.
Les gicleurs présentent un orifice de sortie dont le diamètre est inférieur à 2,5 mm, et de préférence inférieur à 2 mm, et de préférence encore compris entre 0,8 mm et 1,5 mm.
Le pas des gicleurs, c'est-à-dire la distance qui les sépare dans la direction de leur mouvement alternatif, et la course des gicleurs au cours de ce mouvement, doivent être adaptés judicieusement l'un à l'autre, pour que les gicleurs d'extrémité atteignent, en bout de course, les rives du produit à décalaminer.
Selon une caractéristique particulière, le pas des gicleurs est compris entre 15 mm et 50 mm. Une distance de 15 mm correspond en pratique à l'espace minimum requis pour permettre le montage des gicleurs. Par contre, des gicleurs distants de plus de 50 mm devraient avoir une course exagérément longue pour assurer la couverture requise du produit. En effet, la course des gicleurs, qui correspond en fait à l'amplitude de leur mouvement alternatif, doit être au moins égale au pas des gicleurs pour éviter qu'il subsiste sur le produit des zones longitudinales non atteintes par deux jets voisins.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description plus détaillée qui va suivre, et qui est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels la Fig. 1 est une vue en plan montrant la position de gicleurs à jet plat de la technique antérieure, répartis suivant la largeur d'une bande d'acier à décalaminer ; la
Fig. 2 est une vue de face montrant un dispositif de la présente invention en position au-dessus d'une bande d'acier ; et les
Fig. 3 et 4 sont des vues en plan de la bande d'acier de la Fig. 2, sur laquelle on a tracé les trajectoires décrites par deux jets
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d'eau voisins, respectivement pour des diamètres de jet différents.
Les figures 1 et 2 constituent des représentations schématiques, sans échelle particulière, dans lequelles on n'a reproduit que les éléments requis pour une bonne compréhension de l'invention. En particulier, on n'a pas représenté de moyens d'alimentation en agent liquide ni de moyens d'application du mouvement alternatif, qui peuvent être de tout type connu. Le sens du mouvement des éléments mobiles, tels que la bande et les gicleurs, ainsi que le sens de circulation de l'agent liquide, sont indiqués par des flèches appropriées. Les figures 3 et 4 ne sont données qu'à titre d'exemple chiffré, qui ne peuvent en aucun cas limiter la portée de l'invention.
La Fig. 1 montre une bande d'acier 1, défilant dans le sens de la flèche 2. Au-dessus de la bande d'acier 1 sont disposés des gicleurs fixes à jet plat 3, répartis sur la largeur de la bande 1 et obliques par rapport au sens de déplacement de celle-ci. Avec cette disposition des gicleurs à jet plat, typique de la technique antérieure, la totalité de la surface de la bande est frappée directement par l'agent liquide de décalaminage, en l'occurrence l'eau ; une portion non négligeable de cette surface est d'ailleurs frappée directement deux fois par l'eau, en raison du chevauchement des gicleurs 3. On a représenté dans la Fig. 1 les bandes 4 de la surface directement frappées par chaque jet plat, et l'on a indiqué en pointillé les zones de recouvrement 5.
On atteint ainsi fréquemment un facteur de couverture de 1, 1 à 1,3 selon les installations actuelles.
Typiquement, ces installations fonctionnent avec des pressions d'alimentation de l'eau de l'ordre de 110 à 150 bar, et des débits d'eau spécifiques de l'ordre de 20 à 25 litres par mètre carré de surface de la bande. De tels débits d'eau provoquent d'ailleurs un refroidissement sensible des produits à décalaminer, en particulier des bandes d'acier.
Le dispositif de l'invention est schématisé dans la Fig. 2, qui concerne également le décalaminage d'une bande d'acier 1, vue ici en coupe transversale et se déplaçant suivant la flèche 2. Ce dispositif comprend une nourrice horizontale 6, disposée transversalement au-dessus de la bande
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1 et s'étendant sensiblement sur toute la largeur de celle-ci. La nourrice 6 est pourvue de tubulures verticales 7, dirigées vers la bande 1 et portant à leur extrémité inférieure des gicleurs 8. La nourrice 6 est alimentée en eau sous pression par des moyens appropriés non représentés, symbolisés par la flèche 9.
L'ensemble constitué par la nourrice 6, les tubulures 7 et les gicleurs 8 est animé d'un mouvement alternatif horizontal, orienté transversalement par rapport à la direction de déplacement de la bande 1. Ce mouvement est symbolisé par la double flèche 10. Il peut par exemple être réalisé au moyen d'une commande à bielle-manivelle.
Le pas des gicleurs, c'est-à-dire leur distance D dans le sens de la largeur de la bande, est compris entre 15 mm et 50 mm ; il est de préférence de 25 mm. Leur course C, c'est-à-dire l'amplitude du mouvement alternatif transversal, est comprise entre une fois et deux fois le pas, à savoir de préférence entre 25 mm et 50 mm, en particulier 37,5 mm.
Dans la Fig. 2, le dispositif est représenté dans sa position moyenne.
En fonctionnement, il se déplace alternativement vers l'une puis vers l'autre rive de la bande, jusqu'à des positions extrêmes ou points morts où leur vitesse s'inverse et où les gicleurs d'extrémité se trouvent pratiquement au-dessus des bords respectifs de la bande 1.
Les gicleurs 8 sont des gicleurs à jet concentré rond, dont l'orifice de sortie présente un diamètre d compris entre 0,8 mm et 1,5 mm. Les jets conservent un diamètre sensiblement constant sur toute leur longueur, et leur surface d'impact sur la surface de la bande est donc un cercle ayant ce même diamètre d.
Lors du déplacement alternatif transversal des gicleurs 8, combiné au mouvement de défilement longitudinal de la bande 1, les surfaces d'impact des jets d'eau décrivent une trajectoire de type sinusoïdal sur la bande.
La surface de bande directement frappée par un jet représente donc une piste sensiblement sinusoïdale, et deux pistes voisines peuvent s'interpénétrer plus ou moins profondément, selon l'importance de la course des gicleurs correspondants. La partie de la surface du produit directement
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frappée par n jets de diamètre d est donc égale à (n x d x 1), 1 étant la longueur d'une piste sinusoïdale. Cette partie ne représente qu'une fraction de la surface totale ; le facteur de couverture est donc toujours inférieur à 100 %.
Par ailleurs, il a été constaté lors des essais que la zone d'action d'un jet s'étendait nettement au-delà de la surface d'impact direct de ce jet sur la bande. En fait, la largeur de la piste décalaminée par un jet de diamètre d est comprise entre 5 d et 10 d, selon le diamètre du jet et la pression de l'agent liquide.
Les figures 3 et 4 montrent, à titre d'exemple, les zones de la surface d'une bande d'acier décalaminées par deux jets voisins présentant respectivement des diamètres différents.
Dans la représentation de la Fig. 3, la bande 1 se déplace de la gauche vers la droite de la figure avec une vitesse v-0, 25 m/s. On a tracé en trait interrompu les trajectoires 11, lut décrites par deux gicleurs 8, 8'et en traits pleins 12,12'et 13,13'les limites des zones d'action des jets émis respectivement par ces gicleurs. Transversalement par rapport à la direction de déplacement de la bande 1, ces gicleurs présentent un pas D de 25 mm et une course C de 37,5 mm. Les trajectoires 11, 11' sont essentiellement des sinusoïdes. Dans les exemples représentés, leur fréquence f a été choisie telle que la tangente à l'origine de la sinusoïde fasse un angle a = 15 degrés avec la direction du mouvement des gicleurs 8, 8'.
Compte tenu de la vitesse v de la bande et de la course C des gicleurs, la fréquence du mouvement de gicleurs vaut f s 13, 5 Hz.
La fréquence est de préférence comprise entre 5 Hz et 20 Hz, afin de conserver des trajectoires suffisamment serrées d'une part et de limiter les sollicitations mécaniques de l'ensemble mobile d'autre part. Enfin, les gicleurs sont alimentés en eau à une pression de 70 bar.
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Dans la Fig. 3, les gicleurs avaient un diamètre de sortie d = 0, 85 mm, et la piste décalaminée par chaque gicleur avait une largeur L-6 mm. On constate que, pour les conditions choisies, il subsiste à chaque alternance une plage triangulaire 14, 14'hors des zones d'action des jets 8, 8'.
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Dans la Fig. 4, toutes les conditions sont les mêmes que dans la Fig. 3, à l'exception du diamètre de sortie des gicleurs 8,8'qui est ici d 2 1,3 mm. Leurs zones d'action respectives présentent dès lors une largeur L 2 9 mm. De ce fait, les plages triangulaires 14,14'sont très nettement réduites.
On comprendra aisément qu'il est possible de faire disparaître entièrement ces plages 14, 14'en modifiant un ou plusieurs des paramètres suivants : le diamètre des jets d, et par conséquent la largeur L, l'angle a et par conséquent la fréquence f, la course C ou le pas D des gicleurs, la pression p de l'eau d'alimentation.
Dans les conditions de la Fig. 4, le débit d'eau spécifique est égal à
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2 2 U-10, 08 11m2, avec une pression d'impact j = 13, 14 N/mm2.
Ces valeurs se comparent avantageusement aux conditions typiques des gicleurs à jet plat, pour lesquels une pression d'alimentation plus élevée (110 bar) conduit à un débit d'eau spécifique de 21 11m2 et une
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2 pression d'impact de 0, 74 N/mm2.
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Method and device for descaling a hot rolled metal product.
The present invention relates to a process for descaling a hot-rolled metal product, as well as to a device for implementing this process.
A descaling technique commonly applied at present consists of using flat jets of water under high pressure, which are projected onto the surface of the rolled product. These jets are usually stationary, and the product to be descaled runs past the spray nozzles.
As a result, the jets cover the entire surface of the product, and even more because some areas are covered twice due to the overlap of the neighboring nozzles.
This technique requires high projection pressures, which implies a significant energy consumption. In addition, it results in a high consumption of water.
The subject of the present invention is a descaling process which makes it possible to ensure descaling at least equivalent to that which can be carried out by conventional processes, while operating with a significantly lower liquid pressure and water consumption. than these.
The invention is based on the unexpected observation made recently by the Applicant, according to which it is not necessary to spray pressurized water over the entire surface of the product to ensure correct descaling. In other words, the coverage factor is less than 100% in the method of the invention, while it is greater than 100%, to a sometimes large extent, in conventional methods. The coverage factor is defined here as the ratio between the part of the surface of the product directly affected by the jets of water under pressure and the total surface of the product.
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According to the invention, a process for descaling a hot-rolled metal product, in which a liquid agent is sprayed onto the surface of said product which travels in a first direction, is characterized in that said liquid agent is sprayed in the form of a plurality of coherent jets, parallel to each other and having a diameter of less than 2.5 mm, and in that said plurality of jets are displaced in an alternating translational movement, in a second direction which is not parallel to said first direction.
Within the meaning of the present application, a coherent jet is a solid jet of essentially constant section; in other words, a coherent jet does not contain air bubbles, it is not the seat of any turbulence or any bursting or widening of the liquid vein.
The coherent jets of liquid advantageously have a diameter of less than 2 mm, and preferably between 0.8 mm and 1.5 mm.
According to a particular implementation, said jets are distributed transversely with respect to the product to be descaled, in a direction which is not parallel, and which is preferably perpendicular to the direction of travel of said product.
Normally, the direction of said reciprocating movement of the coherent jets is parallel to the plane of the surface to be descaled; in this plane, it can in principle be arbitrary, except parallel to the direction of travel of the product. This reciprocating movement is however preferably done in a direction perpendicular to the direction of travel of the product, in order to limit the number of jets on the one hand and their transverse travel on the other hand.
The supply pressure of said jets is less than 75 bar, and it is preferably between 30 bar and 60 bar.
In another aspect, the invention relates to a device for implementing the descaling process which has just been described.
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Essentially, the device of the invention comprises a plurality of nozzles directed, parallel to each other, towards the product to be descaled, means for supplying said nozzles with liquid agent under pressure, as well as means for printing on said jets a reciprocating translational movement in a direction which is not parallel to the running direction of said product.
The nozzles have an outlet orifice whose diameter is less than 2.5 mm, and preferably less than 2 mm, and more preferably between 0.8 mm and 1.5 mm.
The pitch of the sprinklers, that is to say the distance which separates them in the direction of their reciprocating movement, and the stroke of the sprinklers during this movement, must be adapted judiciously to each other, so that the end nozzles reach the ends of the product to be descaled.
According to a particular characteristic, the pitch of the nozzles is between 15 mm and 50 mm. A distance of 15 mm corresponds in practice to the minimum space required to allow the mounting of the sprinklers. On the other hand, nozzles distant more than 50 mm should have an excessively long stroke to ensure the required coverage of the product. Indeed, the stroke of the sprinklers, which in fact corresponds to the amplitude of their reciprocating movement, must be at least equal to the pitch of the sprinklers to avoid that there remain on the product longitudinal zones not reached by two neighboring jets.
Other features and advantages of the invention will emerge from the more detailed description which follows, and which is illustrated by the appended drawings, in which FIG. 1 is a plan view showing the position of prior art flat jet nozzles, distributed along the width of a strip of steel to be descaled; the
Fig. 2 is a front view showing a device of the present invention in position above a steel strip; and the
Fig. 3 and 4 are plan views of the steel strip of FIG. 2, on which the paths described by two jets have been drawn
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neighboring water, respectively for different jet diameters.
Figures 1 and 2 are schematic representations, without particular scale, in which only the elements required for a good understanding of the invention have been reproduced. In particular, no means for supplying liquid agent or means for applying the reciprocating movement have been shown, which may be of any known type. The direction of movement of the moving parts, such as the band and the nozzles, as well as the direction of circulation of the liquid agent, are indicated by appropriate arrows. Figures 3 and 4 are given only as a numerical example, which can in no way limit the scope of the invention.
Fig. 1 shows a steel strip 1, moving in the direction of the arrow 2. Above the steel strip 1 are arranged fixed nozzles with flat jet 3, distributed over the width of the strip 1 and oblique with respect to in the direction of movement thereof. With this arrangement of flat jet nozzles, typical of the prior art, the entire surface of the strip is struck directly by the liquid descaling agent, in this case water; a non-negligible portion of this surface is moreover struck directly twice by water, due to the overlapping of the nozzles 3. FIG. 1 the strips 4 of the surface directly struck by each flat jet, and the overlapping zones 5 have been indicated in dotted lines.
A coverage factor of 1.1 to 1.3 is thus frequently reached depending on the current installations.
Typically, these installations operate with water supply pressures of the order of 110 to 150 bar, and specific water flow rates of the order of 20 to 25 liters per square meter of strip surface. Such water flows also cause significant cooling of the products to be descaled, in particular steel strips.
The device of the invention is shown diagrammatically in FIG. 2, which also relates to the descaling of a steel strip 1, seen here in cross section and moving along arrow 2. This device comprises a horizontal feeder 6, arranged transversely above the strip
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1 and extending substantially over the entire width thereof. The manifold 6 is provided with vertical tubes 7, directed towards the strip 1 and carrying at their lower end nozzles 8. The manifold 6 is supplied with pressurized water by suitable means not shown, symbolized by the arrow 9.
The assembly constituted by the nurse 6, the pipes 7 and the nozzles 8 is driven by a horizontal reciprocating movement, oriented transversely with respect to the direction of movement of the strip 1. This movement is symbolized by the double arrow 10. It can for example be achieved by means of a rod-crank control.
The pitch of the nozzles, that is to say their distance D in the direction of the width of the strip, is between 15 mm and 50 mm; it is preferably 25 mm. Their course C, that is to say the amplitude of the transverse reciprocating movement, is between once and twice the step, namely preferably between 25 mm and 50 mm, in particular 37.5 mm.
In Fig. 2, the device is shown in its middle position.
In operation, it moves alternately towards one then towards the other bank of the strip, to extreme positions or dead centers where their speed is reversed and where the end nozzles are practically above the respective edges of the strip 1.
The nozzles 8 are round concentrated jet nozzles, the outlet of which has a diameter d of between 0.8 mm and 1.5 mm. The jets maintain a substantially constant diameter over their entire length, and their impact surface on the surface of the strip is therefore a circle having this same diameter d.
During the alternating transverse displacement of the nozzles 8, combined with the longitudinal scrolling movement of the strip 1, the impact surfaces of the water jets describe a trajectory of sinusoidal type on the strip.
The strip surface directly struck by a jet therefore represents a substantially sinusoidal track, and two neighboring tracks can interpenetrate more or less deeply, depending on the length of the stroke of the corresponding nozzles. The part of the surface of the product directly
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struck by n jets of diameter d is therefore equal to (n x d x 1), 1 being the length of a sinusoidal track. This part represents only a fraction of the total area; the coverage factor is therefore always less than 100%.
Furthermore, it was noted during the tests that the zone of action of a jet extended clearly beyond the surface of direct impact of this jet on the strip. In fact, the width of the track descaled by a jet of diameter d is between 5 d and 10 d, depending on the diameter of the jet and the pressure of the liquid agent.
Figures 3 and 4 show, by way of example, the areas of the surface of a steel strip descaled by two neighboring jets having respectively different diameters.
In the representation of FIG. 3, the strip 1 moves from the left to the right of the figure with a speed v-0.25 m / s. The paths 11, lut, described by two nozzles 8, 8 ′ and the solid lines 12, 12 ′ and 13, 13 ′ have been drawn in broken lines, the limits of the zones of action of the jets emitted respectively by these nozzles. Crosswise with respect to the direction of movement of the strip 1, these nozzles have a pitch D of 25 mm and a stroke C of 37.5 mm. The paths 11, 11 'are essentially sinusoids. In the examples shown, their frequency f has been chosen such that the tangent at the origin of the sinusoid forms an angle a = 15 degrees with the direction of movement of the nozzles 8, 8 '.
Taking into account the speed v of the strip and the stroke C of the nozzles, the frequency of the movement of the nozzles is f s 13.5 Hz.
The frequency is preferably between 5 Hz and 20 Hz, in order to maintain sufficiently tight trajectories on the one hand and to limit the mechanical stresses of the mobile assembly on the other hand. Finally, the sprinklers are supplied with water at a pressure of 70 bar.
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In Fig. 3, the nozzles had an outlet diameter of 0.85 mm, and the track descaled by each nozzle had a width of L-6 mm. It is noted that, for the conditions chosen, there remains at each alternation a triangular range 14, 14 outside of the zones of action of the jets 8, 8 ′.
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In Fig. 4, all the conditions are the same as in FIG. 3, with the exception of the outlet diameter of the sprinklers 8.8 'which is here d 2 1.3 mm. Their respective areas of action therefore have a width L 2 9 mm. As a result, the triangular ranges 14, 14 ′ are very much reduced.
It will be readily understood that it is possible to make these ranges 14, 14 ′ disappear entirely by modifying one or more of the following parameters: the diameter of the jets d, and consequently the width L, the angle a and consequently the frequency f , the stroke C or the pitch D of the nozzles, the pressure p of the supply water.
Under the conditions of FIG. 4, the specific water flow is equal to
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2 2 U-10, 08 11m2, with an impact pressure j = 13, 14 N / mm2.
These values compare favorably with the typical conditions of flat jet nozzles, for which a higher supply pressure (110 bar) leads to a specific water flow of 21 11m2 and a
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2 impact pressure of 0.74 N / mm2.