EP2191918A1 - Dispositif de nettoyage d'un tube de poche pour coulée de métal liquide - Google Patents

Dispositif de nettoyage d'un tube de poche pour coulée de métal liquide Download PDF

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EP2191918A1
EP2191918A1 EP08169513A EP08169513A EP2191918A1 EP 2191918 A1 EP2191918 A1 EP 2191918A1 EP 08169513 A EP08169513 A EP 08169513A EP 08169513 A EP08169513 A EP 08169513A EP 2191918 A1 EP2191918 A1 EP 2191918A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
cleaning
channel
unit
pocket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08169513A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vincent Boisdequin
Damien Delsine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vesuvius Group SA
Original Assignee
Vesuvius Group SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vesuvius Group SA filed Critical Vesuvius Group SA
Priority to EP08169513A priority Critical patent/EP2191918A1/fr
Publication of EP2191918A1 publication Critical patent/EP2191918A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50Pouring-nozzles

Definitions

  • the present invention relates to the casting of liquid metal, in particular a device for cleaning a pocket tube intended to be introduced into a casting installation.
  • a pocket tube is a tube comprising a channel extending substantially along an axis, this channel allowing the passage of liquid metal.
  • Such a tube is in particular introduced into the casting installation so that the axis of the channel is vertical, the channel for conveying the liquid metal between a pocket filled with liquid metal and a distributor distributing the liquid metal in different molds. casting.
  • Such a tube is generally used in several installations. Indeed, during casting, when a bag is empty, the pocket tube is detached from the bag, the tube is removed from the installation and the bag is moved away from the distributor. Another pocket, full, takes the place of the empty pocket above the tundish and the pocket tube is secured to this new pocket. He then ensures the passage of the liquid metal from this new pocket to the distributor.
  • a device for cleaning an oxygen pocket tube comprising a lance placed in the channel of the pocket tube when it has just been extracted from the casting installation and is still at high temperature. Oxygen is then injected into the tube using the lance. At this temperature, oxygen oxidizes the deposited metal in the tube.
  • the metal oxide for example iron oxide in the case of steel casting, dissociates from the walls of the channel, which allows the elimination of metal deposits in the tube.
  • the lance is held by an operator and the pocket tube is held in a manipulator arm, controlled by another operator.
  • the device of the state of the art is not safe because the lance and the tube are subjected to significant pressure due to the injection of oxygen and unwanted movements of operators can occur.
  • flames escape from it during the cleaning operation, at the opposite end of that into which the lance was introduced.
  • Such movements of the operators are therefore likely to lead to material and human damage in the vicinity of the installation, due to an involuntary exposure of certain material elements or operators to the flames.
  • the invention overcomes the aforementioned drawbacks by providing a device cleaning method improving the safety of the installation, without increasing the complexity of the method of cleaning the pocket tube.
  • the tube is isolated from the operators and the casting installation and is put in place in this device so that the flames escaping from the tube during the cleaning operation are confined. During the cleaning operation, the flames are therefore not likely to damage an element of the installation or to burn an operator standing outside the device.
  • the cleaning device makes it possible to put the tube in a reproducible and determined cleaning position relative to the oxygen injection orifice.
  • the lance and the tube are manipulated by operators and the lance has many degrees of freedom relative to the tube. It can for example be pressed at different depths in the tube and take different orientations relative to the inner wall thereof.
  • the solid metal deposits may not all be eliminated, depending on how the operator positions the lance in the tube.
  • the cleaning position can be chosen so that the elimination of the metal is entirely ensured at each passage of the tube in the device.
  • the invention also relates to a pocket tube for a liquid metal casting installation adapted to cooperate with a cleaning device according to the invention, comprising a channel extending substantially along an axis, and a corresponding inlet end. at one end of the channel along its axis, the tube comprising securing means, in particular at least two notches, preferably three notches, in the vicinity of the inlet end, adapted to cooperate with the support means, in particular the pieces complementary, arranged on the cleaning device, the securing means being in particular provided on the casing of the tube.
  • the tube also comprises a rim near its inlet end, this rim being oriented downwardly when the tube is in a position of use in the casting installation.
  • the invention also relates to an assembly of a cleaning device according to the invention and a pocket tube, in particular a pocket tube according to the invention.
  • the invention also relates to a part for a device for cleaning a pocket tube, made of a refractory material, the part having an orifice for injecting oxygen and a sharp edge, preferably forming a tip.
  • This piece constitutes the cleaning part of the cleaning device according to the invention.
  • a surface of the tube is in friction against the sharp edge of the cleaning part.
  • the tube can be pushed against the cleaning part of the device during the displacement and injection steps.
  • a cleaning device 10 according to a particular embodiment of the invention.
  • This device 10 comprises a frame 12 comprising four feet 14 attached to a screw casting platform.
  • the feet 14 comprise for this purpose each four fixing holes 16 at their lower end.
  • the feet are for example made of a metallic material.
  • the device 10 also includes a clearance 17 for accommodating a pocket tube.
  • the device 10 also comprises, at its upper end, a frame 18 in which is placed a cleaning part 20, forming an injection element and having an orifice 22 for the injection of oxygen.
  • This piece is made of a refractory material because it must withstand heat from the pocket tube, such a tube being still very hot when it is introduced into the cleaning device and the flames and heat generated during the oxygen cleaning operation.
  • the cleaning part 20, shown more particularly schematically in the figure 6 also comprises, on its surface facing the clearance 17, visible in this figure, a sharp edge 21 projecting from this surface.
  • This edge is shaped tip, that is to say it is constituted by two wings 21a, 21b rectilinear forming an angle between them. The piece is oriented in the device so that the tip is directed towards the outside of the device.
  • the part 20 also comprises, formed on its surface turned towards the clearance, a circular groove 23a surrounding the injection orifice 22.
  • This groove 23a is connected to a channel 23b of cross section identical to the section of the circular groove 23a, this channel connecting the circular groove 23b to one end of the cleaning part 20.
  • Fluid injection means (not shown in the figures), in particular argon, are connected to the channel 23b and allow injection of the argon in the circular groove 23a, when the tube is put into place in the device as shown in FIG. figure 4 .
  • Guide rails 24 are fixed under the frame 18. Support means 26 of the tube are engaged in these rails 24.
  • the support means 26 are displaceable by sliding in the guide rails 24 by means of displacement 28, constituted by rollers cooperating in rotation with each rail 24, a groove 25, visible on the figure 4 , being provided for this purpose in each rail.
  • the support means 26 of the tube are in particular constituted by an H-shaped piece, comprising two lateral branches 26a, 26b and a central branch 27.
  • the two lateral branches 26a, 26b are intended to engage in the rails 24.
  • the piece thus exhibits a spacing according to the spacing of the rails 24.
  • the piece also has, on each of its branches, on a surface thereof facing the other branch, a pin 30.
  • Each of the two pins 30 is intended to cooperate with a notch 32 of a tube 31, which will be described below.
  • the tube 31 is able to be inserted between the two lateral branches of the H.
  • the support means are intended to hold the tube in suspension in the device 10, so that the tube takes in the device a position identical to its position of use in a casting installation, the axis of a channel 33 of the tube being vertical and its upper end corresponding to its inlet end.
  • the device 10 also comprises activation means of the support means, comprising two jacks 34 connected to the central branch 27 of the H 26 piece, to move it in the rails 24. These jacks can be controlled electronically and at distance by an operator.
  • the device 10 also comprises, under each rail 24 pushing means for pushing the tube upwards. These means cooperate with a flange 36 of the tube, which will be described below.
  • the thrust means comprise a traction-compression element 38 comprising three horizontal springs 40. These springs 40 are each able to exert pressure on a rocker 42, connected to the frame 12 by an off-center pivot connection 44, the axis of the pivot connection being the same as the axis of the guide rail 24. Each piece The flip-flop 42 also includes a horizontal upper surface 46 at its end facing the clearance.
  • the device 10 further comprises an oxygen distributor 48, this part taking place in the injection port 22. It is connected to an oxygen dispensing device and its outlet surface is pierced with a multitude of orifices. distributed on it and shaped to distribute the oxygen throughout the tube.
  • the pocket tube 31 for use in a liquid metal casting plant, including liquid steel.
  • the tube 31 comprises a channel 33 for the passage of the metal, extending essentially along an axis, the axis being vertical when the tube is in the position of use.
  • the figure shows an upper end of the tube when it is in its position of use, this end being able to be in contact with the cleaning part 20 of the device 10.
  • the tube comprises a tube body 50 made of refractory material and, at its end, a head 52 of square cross section of shape distinct from a cross section of the body of the tube 50, which has a circular section.
  • the cross section is defined as being normal to the axis of the channel 33.
  • the square section of the head 52 is larger than the circular cross-section of the tube body 50 and, therefore, between the head 52 and the tube body 50, the tube 31 comprises a substantially horizontal flange 36 and turned towards the lower end of the tube when the tube is in its position of use, a position corresponding to its position in the cleaning device.
  • the head 52 of the tube ends in a flat inlet surface 54.
  • This surface 54 is in particular able to come into contact with the lower surface of the cleaning part 20.
  • a casing 56 made in one piece is arranged around an end portion of the tube body 50.
  • This casing 56 is made of a metallic material and in particular steel and covers the entire head 52 and an upper part of the tubular part of the tube 50.
  • the envelope 56 comprises an annular portion forming a belt 58 of greater thickness than the rest of the envelope.
  • the thickness of the belt 58 is greater than 10 millimeters, preferably 14 millimeters, while the rest of the envelope is of thickness between 2 and 7 millimeters, preferably between 4 and 6 millimeters.
  • the belt 58 of the metal casing is formed in the portion in which this casing covers the head 52.
  • the envelope 56 comprises four notches 32, formed in the belt 58 of the envelope, in particular in the lower part of this belt.
  • the four notches are identical. They form means for securing the tube to the support means 26 of the cleaning device.
  • Each notch 32 is located on a separate side of the head 52, in the middle of this side.
  • the notches 32 are delimited by abutment surfaces capable of cooperating with abutment surfaces complementary to the pins 30 of the support means 26.
  • two notches 32 situated on opposite sides of the head 52 cooperate with two pins 30 of the support.
  • the tube comprises four notches, one can confer thereon several angular orientations along the axis of the channel relative to the casting installation and the cleaning device. Indeed, the notches 32 being identical and uniformly distributed over the head, the tube can be put in place in the installation or the cleaning device according to four distinct orientations.
  • the metal casing 56 further comprises, in the portion covering the tubular portion of the tube, four identical fins 62 extending substantially along the axis of the channel and triangular cross section. Each fin 62 is located under one of the notches 32 and are therefore spaced 90 °. The fins 62 make it possible to position the tube in a desired orientation in a handling device that moves the tube 31 to the cleaning device.
  • the fins 62 are in particular intended to cooperate with notches of complementary shape of the handling device and form guide means of the tube.
  • the tube comprises four fins 62, it can be placed in the handling device in several orientations along the axis of the channel relative to this device, so as to set up the tube in different orientations in the installation or the device of cleaning.
  • the tube 31 is extracted from a casting installation in which it is placed between a pocket and a distributor. This extraction is performed using a handling device (not shown) comprising a support head adapted to grip the tube cooperating with the fins 62 thereof.
  • the handling device then places the tube in the cleaning device 10.
  • the cleaning device 10 comprises its support means 26 in the loading position, as shown in FIG. figure 2 the pins 30 then protruding from the frame 18, which makes them easily accessible.
  • the handling device places the tube 31 in the support means so that the notches 32 of the tube cooperate with the pins of the cleaning device 10. More particularly, the handling device places the tube between the two branches. 26 and 26b of the H-shaped part so that the notches 32 are located above the pins 30 and then the notches 32 are placed on the pins 30.
  • the handling device can bring the tube 31 in several directions in the cleaning device 10, according to the number of uses of the tube already made. Indeed, as the tube 31 comprises four notches 32, all the notches can be placed on a given pin, it can be placed in several ways in the device. If the handling device brings the tube into the cleaning device 10 with a certain orientation and resumes it with another orientation, this makes it possible to change the orientation tube in the casting installation and to extend the service life of the tube.
  • the method comprises a step of moving the support means in the guide rails 24, this displacement being effected by means of the rollers 28 and being activated by the remote control cylinders 34.
  • the support means and the tube are moved to a cleaning position of the tube, shown in FIG. figure 3 and at the figure 4 , in which the channel 33 of the tube 31 faces the injection orifice 22 of the device.
  • the inlet surface 54 of the tube 31 is in friction against the edge 21 of the cleaning part 20, the tip of this edge being formed in the opposite direction of the direction of movement of the means of support from the loading position to the cleaning position.
  • This edge makes it possible to scrape the surface 54 and to remove the solidified metal that could have been deposited thereon.
  • the tip shape of the edge is used to guide the scraped material by the friction of the edge and the surface to the side of the tube and out of the device 10.
  • the thrust means push the tube upwards.
  • the springs 40 exert a pressure on the rocking piece 42 which tends to rotate so that the surface 46 thereof, in contact with the rim 36 of the tube, is driven upwards, driving with it the tube.
  • the pushing means are also controlled remotely.
  • the inlet surface 54 of the tube 31 is then pressed against the lower surface of the cleaning plate 20.
  • the circular groove 23a of argon is filled via the channel 23b and fluid injection means, which allows the device to be sealed, the argon preventing the oxygen from damaging the surface of the device. entry 54.
  • Oxygen is then injected into the tube through the injection port 22 and the oxygen distributor 48, which allows the oxygen to be well distributed over the entire inner wall of the tube.
  • the support means are moved from the cleaning position to the loading position and the handling device returns to the tube 31 by grasping the latter with its fins and the return to another casting installation.
  • the loading position is not the position described. It could for example be a position below the cleaning position.
  • the tube can be placed horizontally in a device according to the invention.
  • the thrust means, the scraping means of the surface and the argon insulation means are optional or may be constituted by elements other than those described.
  • the edge may be linear or curved or the thrust means may be constituted by vertical springs.
  • the support means may not take the form described. They may be constituted by a displaceable frame on which is placed the lower end of the tube, the frame being movable in translation or in rotation, a rotation of this frame may allow to change the orientation of the tube relative to the installation casting.
  • the support means may also comprise three pins instead of two, the third pin being located on the central branch of the H-piece, to completely immobilize the tube during the displacement of the support means.
  • the tube may also not include fins and may be grasped differently by the handling device.
  • the tube may comprise only two notches 32 to cooperate with the pins 30 or no notch.
  • the tube and the device may be made of other materials than those described.

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de nettoyage (10) d'un tube de poche (31) pour coulée de métal liquide, le tube de poche (31) comprenant un canal (33), le dispositif comprenant : - un bâti (12) présentant un dégagement (17) pour accueillir un tube (31) et un orifice (22) pour l'injection d'oxygène ; - des moyens de support (26) du tube ; - des moyens de guidage des moyens de support entre une position de chargement du tube et une position de nettoyage dans laquelle le tube (31) est mis en place dans le dégagement avec le canal (33) en regard de l'orifice (22).

Description

  • La présente invention concerne la coulée de métal liquide, notamment un dispositif de nettoyage d'un tube de poche destiné à être introduit dans une installation de coulée.
  • On rappelle qu'un tube de poche est un tube comprenant un canal s'étendant essentiellement selon un axe, ce canal permettant le passage de métal liquide. Un tel tube est notamment introduit dans l'installation de coulée de sorte que l'axe du canal est vertical, le canal permettant d'acheminer le métal liquide entre une poche remplie de métal liquide et un répartiteur répartissant le métal liquide dans différents moules de coulée.
  • Un tel tube est généralement utilisé dans plusieurs installations. En effet, lors de la coulée, lorsqu'une poche est vide, on désolidarise le tube de poche de la poche, on extrait le tube de l'installation et on déplace la poche pour l'éloigner du répartiteur. Une autre poche, pleine, vient prendre la place de la poche vide au-dessus du répartiteur et le tube de poche est solidarisé à cette nouvelle poche. Il assure alors le passage du métal liquide de cette nouvelle poche au répartiteur.
  • Il est courant de nettoyer un tube de poche au bout d'un certain nombre d'utilisations, notamment entre chaque utilisation, pour éliminer des dépôts de métal solidifié susceptibles de s'être formés dans celui-ci, de tels dépôts pouvant notamment perturber la coulée.
  • On connaît dans l'état de la technique un dispositif de nettoyage d'un tube de poche par oxygène comprenant une lance mise en place dans le canal du tube de poche lorsque celui-ci vient d'être extrait de l'installation de coulée et est encore à haute température. On injecte alors de l'oxygène dans le tube à l'aide de la lance. A cette température, l'oxygène oxyde le métal déposé dans le tube. L'oxyde de métal, par exemple de l'oxyde de fer dans le cas de la coulée de l'acier, se désolidarise des parois du canal, ce qui permet l'élimination des dépôts de métal dans le tube.
  • Lors de cette opération, la lance est tenue par un opérateur et le tube de poche est maintenu dans un bras manipulateur, commandé par un autre opérateur.
  • Le dispositif de l'état de la technique n'est pas sûr car la lance et le tube sont soumis à une pression importante du fait de l'injection d'oxygène et des mouvements indésirables des opérateurs peuvent se produire. Or, du fait de l'injection de l'oxygène dans le tube, des flammes s'échappent de celui-ci lors de l'opération de nettoyage, à l'extrémité opposée de celle dans laquelle a été introduite la lance. De tels mouvements des opérateurs sont donc susceptibles de conduire à des dommages matériels et humains au voisinage de l'installation, du fait d'une exposition involontaire de certains éléments matériels ou des opérateurs aux flammes.
  • En outre, certains opérateurs sont enclins a pratiquer l'opération de nettoyage à l'oxygène au-dessus du répartiteur, ce qui entraine la chute de particules d'oxyde de fer dans le répartiteur, or on sait que l'oxyde de fer est responsable d'une dégradation de la qualité de l'acier.
  • L'invention permet de remédier aux inconvénients précités en fournissant un dispositif de nettoyage améliorant la sécurité de l'installation, sans pour autant augmenter la complexité du procédé de nettoyage du tube de poche.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de nettoyage d'un tube de poche pour coulée de métal liquide, le tube de poche comprenant un canal et le dispositif comprenant :
    • un bâti présentant un dégagement pour accueillir le tube de poche et un orifice pour l'injection d'oxygène ;
    • des moyens de support du tube ;
    • des moyens de guidage des moyens de support entre une position de chargement du tube et une position de nettoyage, dans laquelle le tube est mis en place dans le dégagement, avec le canal en regard de l'orifice.
  • Ainsi, lors de l'opération de nettoyage, comme le tube est supporté de manière fixe, sans qu'un opérateur ait besoin d'intervenir, la direction et l'emplacement au niveau desquels des flammes s'échappent du tube sont bien connus et ne varient pas du fait de paramètres non reproductibles tels que les éventuels mouvements effectués par des opérateurs.
  • En outre, le tube est isolé des opérateurs et de l'installation de coulée et est mis en place dans ce dispositif de sorte que les flammes s'échappant du tube durant l'opération de nettoyage soient confinées. Lors de l'opération de nettoyage, les flammes ne sont donc pas susceptibles d'endommager un élément de l'installation ou de brûler un opérateur se tenant à l'extérieur du dispositif.
  • La sécurité de l'installation et des opérateurs lors de l'opération de nettoyage est donc garantie grâce à l'utilisation de ce dispositif.
  • En outre, même si la position de nettoyage du tube est relativement isolée du reste de l'installation pour des raisons de sécurité et donc assez difficile à atteindre, comme le tube peut être chargé dans le dispositif lorsque les moyens de support sont dans une position de chargement, distincte de la position de nettoyage, la complexité des opérations de nettoyage n'est pas considérablement augmentée.
  • De plus, le dispositif de nettoyage permet de mettre le tube dans une position de nettoyage reproductible et déterminée relativement à l'orifice d'injection d'oxygène. De ce fait, on peut obtenir un positionnement précis du tube relativement à l'orifice d'injection d'oxygène et assurer à coup sûr une meilleure élimination de la matière métallique déposée dans le tube que dans l'état de la technique. En effet, dans l'état de la technique, la lance et le tube sont manipulés par des opérateurs et la lance possède de nombreux degrés de liberté relativement au tube. Elle peut par exemple être enfoncée à différentes profondeurs dans le tube et prendre différentes orientations relativement à la paroi interne de celui-ci. Ainsi, les dépôts de métal solide peuvent ne pas tous être éliminés, selon la façon dont l'opérateur positionne la lance dans le tube. Dans l'invention, comme le positionnement relatif du tube et de l'orifice est déterminé, la position de nettoyage peut être choisie de sorte que l'élimination du métal est entièrement assurée à chaque passage du tube dans le dispositif.
  • L'invention peut également comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques de la liste suivante :
    • le canal du tube s'étendant essentiellement selon un axe, les moyens de support du tube maintiennent le tube de sorte que l'axe du canal est vertical. De ce fait, le tube étant placé dans l'installation de coulée en position verticale, cela permet de faciliter le passage du tube de l'installation de coulée au dispositif de nettoyage et cela simplifie encore le procédé de nettoyage ;
    • les moyens de support sont des moyens de suspension du tube par une extrémité d'entrée de celui-ci, correspondant à son extrémité supérieure lorsqu'il se trouve dans une position d'utilisation dans une installation de coulée. De ce fait, le déplacement du tube à l'aide des moyens de support est facilité, car, grâce à la suspension, on évite le basculement du tube lors de son déplacement, ce qui pourrait générer des complications et des retards de coulée, ayant des conséquences économiques négatives. En outre, on peut déplacer le tube sans fournir d'efforts trop importants, car le déplacement de celui-ci ne génère pas de frottements sur une quelconque surface du dispositif, le tube étant maintenu uniquement pas les moyens de support lors de son déplacement ;
    • les moyens de support du tube comprennent au moins deux pions, de préférence trois pions, notamment aptes à coopérer avec des encoches complémentaires ménagées sur le tube au voisinage de l'extrémité d'entrée de celui-ci. Il est notamment avantageux que le dispositif comprenne trois pions, ce qui permet d'immobiliser totalement le tube lors de son déplacement, sans hyperstatisme. Ainsi, le tube ne peut pas heurter un élément du dispositif de nettoyage lors de son déplacement et ne risque pas d'être endommagé durant l'opération de nettoyage ;
    • le tube comprend une pièce de nettoyage comprenant une arête vive conformée pour être en frottement contre une surface du tube, de préférence située à son extrémité d'entrée, lors d'un déplacement du tube ou de la pièce, notamment lors du déplacement des moyens de support de la position de chargement à la position de nettoyage. L'arête vive permet de racler la surface du tube correspondant à la surface d'entrée de celui-ci, dans le cas où des dépôts de métal solide seraient présents sur cette surface. Cela permet d'assurer une bonne étanchéité de l'écoulement dans le dispositif de nettoyage et dans l'installation de coulée, ce qui évite d'endommager la surface d'entrée et permet d'allonger la durée de vie du tube. Il est particulièrement avantageux que le déplacement de la surface corresponde au déplacement des moyens de support, car le dispositif peut remplir plusieurs fonctions à l'aide d'un unique mouvement. Sa conception est donc simplifiée ;
    • l'arête est linéaire, courbe ou forme une pointe. Ainsi, lorsque l'arête est par exemple linéaire mais non perpendiculaire à la direction de déplacement des moyens de support ou forme une pointe en saillie du dispositif, les dépôts métalliques raclés de la surface sont guidés vers le côté de la surface du fait du déplacement du tube et tombent en dehors du dispositif. Ils ne sont pas maintenus sur la surface du tube et ne risquent donc pas de se coincer entre la surface et l'arête. Cela permet de faciliter le déplacement du tube dans le dispositif et d'améliorer l'étanchéité du tube lors du nettoyage ;
    • le dispositif comprend des moyens de poussée du tube en direction d'un élément d'injection présentant l'orifice d'injection, constitué en particulier par la pièce de nettoyage, les moyens de poussée comprenant notamment au moins un moyen de traction-compression horizontal apte à exercer une pression sur une pièce à bascule, conformée pour coopérer avec un rebord du tube de normale correspondant essentiellement à la direction d'injection d'oxygène lorsque le tube est mis en place dans les moyens de support. Ces moyens de poussée permettent d'améliorer l'étanchéité du tube dans le dispositif de nettoyage puisqu'ils augmentent la pression entre la surface du tube et celle de l'élément d'injection. Ils permettent en outre, notamment lorsque l'élément d'injection est formé par la pièce de nettoyage, d'améliorer le raclage de la surface par l'arête puisqu'ils poussent la surface vers cette arête. Il est avantageux que les moyens de poussée soient horizontaux, car ils permettent dans ce cas de dégager le passage permettant d'introduire le tube dans le dispositif ;
    • l'élément d'injection comprend sur une surface tournée vers le dégagement une rainure entourant l'orifice, le dispositif comprenant des moyens d'injection d'un fluide dans la rainure. Cette rainure permet d'injecter de l'argon autour de l'orifice. L'argon formant une barrière chimique empêchant l'oxygène de se propager au-delà de la rainure, cela permet d'améliorer encore l'étanchéité du tube et d'empêcher la dégradation de la surface d'entrée ;
    • le dispositif comprend des moyens d'activation des moyens de poussée et/ou des moyens de guidage et, de préférence, des moyens de commande des moyens d'activation. De cette façon, on simplifie encore l'opération de nettoyage, car le procédé est automatisé.
  • L'invention a également pour objet un tube de poche pour une installation de coulée de métal liquide apte à coopérer avec un dispositif de nettoyage selon l'invention, comprenant un canal s'étendant essentiellement selon un axe, et une extrémité d'entrée correspondant à une extrémité du canal selon son axe, le tube comprenant des moyens de solidarisation, notamment au moins deux encoches, de préférence trois encoches, au voisinage de l'extrémité d'entrée, aptes à coopérer avec les moyens de support, notamment les pions complémentaires, ménagés sur le dispositif de nettoyage, les moyens de solidarisation étant en particulier ménagés sur l'enveloppe du tube.
  • Le tube comprend également un rebord au voisinage de son extrémité d'entrée, ce rebord étant orienté vers le bas lorsque le tube est dans une position d'utilisation dans l'installation de coulée.
  • L'invention a également pour objet un ensemble d'un dispositif de nettoyage selon l'invention et d'un tube de poche, notamment un tube de poche selon l'invention.
  • L'invention a également pour objet une pièce pour un dispositif de nettoyage d'un tube de poche, réalisée en un matériau réfractaire, la pièce présentant un orifice pour l'injection d'oxygène et une arête vive, de préférence formant une pointe.
  • Cette pièce constitue la pièce de nettoyage du dispositif de nettoyage selon l'invention.
  • L'invention a également pour objet un procédé de nettoyage d'un tube de poche comprenant un canal s'étendant essentiellement selon un axe à l'aide d'un dispositif de nettoyage selon l'invention, comprenant les étapes suivantes :
    • on introduit le tube dans les moyens de support du dispositif lorsque ceux-ci sont en position de chargement, de préférence avec le tube en une position dans laquelle l'axe du canal est vertical ;
    • on déplace les moyens de support jusqu'à la position de nettoyage ;
    • on injecte de l'oxygène dans le canal du tube, par l'intermédiaire de l'orifice du dispositif.
  • De façon optionnelle, lors du déplacement des moyens de support entre la position de chargement et la position de nettoyage, une surface du tube est en frottement contre l'arête vive de la pièce de nettoyage.
  • En outre, on peut pousser le tube contre la pièce de nettoyage du dispositif, durant les étapes de déplacement et d'injection.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de nettoyage selon un mode de réalisation particulier de l'invention,
    • la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de nettoyage de la figure 1, avec le tube en position de chargement,
    • la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de nettoyage de la figure 1, avec le tube en position de nettoyage,
    • la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV du dispositif de la figure 3,
    • la figure 5 est une vue en éclaté du dispositif de nettoyage de la figure 1,
    • la figure 6 est une vue en perspective d'une pièce de nettoyage du dispositif selon un mode de réalisation particulier de l'invention,
    • la figure 7 est une vue en perspective d'une extrémité supérieure d'un tube de poche selon un mode de réalisation de l'invention, lorsque le tube est dans sa position d'utilisation dans une installation de coulée.
  • On voit, sur les figures 1 à 5, un dispositif de nettoyage 10 selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Ce dispositif 10 comprend un bâti 12, comprenant quatre pieds 14 fixés à une plate-forme de coulée par vissage. Les pieds 14 comprennent à cet effet chacun quatre orifices de fixation 16 à leur extrémité inférieure. Les pieds sont par exemple réalisés en un matériau métallique. Le dispositif 10 comprend également un dégagement 17 pour accueillir un tube de poche.
  • Le dispositif 10 comprend également, à son extrémité supérieure, un cadre 18 dans lequel est placée une pièce de nettoyage 20, formant un élément d'injection et présentant un orifice 22 pour l'injection d'oxygène. Cette pièce est réalisée en un matériau réfractaire car elle doit résister à la chaleur émanant du tube de poche, un tel tube étant encore très chaud lorsqu'il est introduit dans le dispositif de nettoyage ainsi qu'aux flammes et à la chaleur dégagées lors de l'opération de nettoyage à lo'oxygène.
  • La pièce de nettoyage 20, représentée plus particulièrement de façon schématique à la figure 6, comprend également, sur sa surface tournée vers le dégagement 17, visible sur cette figure, une arête vive 21 en saillie de cette surface. Cette arête est en forme de pointe, c'est-à-dire qu'elle est constituée par deux ailes 21a, 21 b rectilignes formant un angle entre elles. La pièce est orientée dans le dispositif de sorte que la pointe soit dirigée vers l'extérieur du dispositif.
  • La pièce 20 comprend également, ménagée sur sa surface tournée vers le dégagement, une rainure circulaire 23a entourant l'orifice d'injection 22. Cette rainure 23a est raccordée à un canal 23b de section transversale identique à la section de la rainure circulaire 23a, ce canal reliant la rainure circulaire 23b à une extrémité de la pièce de nettoyage 20. Des moyens d'injection de fluide (non représentés sur les figures), notamment d'argon, sont connectés au canal 23b et permettent d'injecter de l'argon dans la rainure circulaire 23a, lorsque le tube est mis en place dans le dispositif comme représenté à la figure 4.
  • Des rails 24 de guidage sont fixés sous le cadre 18. Des moyens de support 26 du tube viennent s'engager dans ces rails 24. Les moyens de support 26 sont déplaçables par coulissement dans les rails de guidage 24 à l'aide de moyens de déplacement 28, constitués par des roulettes coopérant par roulement avec chaque rail 24, une rainure 25, visible sur la figure 4, étant ménagée à cet effet dans chaque rail.
  • Les moyens de support 26 du tube sont en particulier constitués par une pièce en H, comprenant deux branches latérales 26a, 26b et une branche centrale 27. Les deux branches latérales 26a, 26b sont destinées à s'engager dans les rails 24. La pièce présente donc un écartement conforme à l'écartement des rails 24. La pièce présente également, sur chacune de ses branches, sur une surface de celle-ci faisant face à l'autre branche, un pion 30. Chacun des deux pions 30 est destiné à coopérer avec une encoche 32 d'un tube 31, qui sera décrit ci-après. Le tube 31 est apte à être inséré entre les deux branches latérales du H.
  • Les moyens de support sont destinés à maintenir le tube en suspension dans le dispositif 10, de sorte que le tube prend dans le dispositif une position identique à sa position d'utilisation dans une installation de coulée, l'axe d'un canal 33 du tube étant vertical et son extrémité supérieure correspondant à son extrémité d'entrée.
  • Le dispositif 10 comprend également des moyens d'activation des moyens de support, comprenant deux vérins 34 reliés à la branche centrale 27 de la pièce en H 26, pour déplacer celle-ci dans les rails 24. Ces vérins peuvent être commandé électroniquement et à distance par un opérateur.
  • Le dispositif 10 comprend également, sous chaque rail 24 des moyens de poussée destinés à pousser le tube vers le haut. Ces moyens coopèrent avec un rebord 36 du tube, qui sera décrit ci-après.
  • Les moyens de poussée comprennent un élément de traction-compression 38, comprenant trois ressorts 40 horizontaux. Ces ressorts 40 sont aptes à exercer chacun une pression sur une pièce à bascule 42, reliée au bâti 12 par une liaison pivot 44 excentrée, l'axe de la liaison pivot étant le même que l'axe du rail de guidage 24. Chaque pièce à bascule 42 comprend également une surface supérieure horizontale 46 à son extrémité tournée vers le dégagement.
  • Le dispositif 10 comprend en outre un répartiteur d'oxygène 48, cette pièce prenant place dans l'orifice d'injection 22. Elle est raccordée à un dispositif distributeur d'oxygène et sa surface de sortie est percée d'une multitude d'orifices répartis sur celle-ci et conformés pour répartir l'oxygène dans tout le tube.
  • On va maintenant décrire, en référence à la figure 7, le tube de poche 31. Ce tube 31 1 destiné à être utilisé dans une installation de coulée de métal liquide, notamment d'acier liquide. Le tube 31 comprend un canal 33 pour le passage du métal, s'étendant essentiellement selon un axe, l'axe étant vertical lorsque le tube est en position d'utilisation. On a notamment représenté sur la figure une extrémité supérieure du tube lorsque celui-ci est dans sa position d'utilisation, cette extrémité étant apte à être en contact avec la pièce de nettoyage 20 du dispositif 10.
  • Le tube comprend un corps de tube 50 réalisé en matériau réfractaire et, à son extrémité, une tête 52 de section transversale carrée de forme distincte d'une section transversale du corps du tube 50, lequel présente une section circulaire. La section transversale est définie comme étant normale à l'axe du canal 33.
  • En outre, la section carrée de la tête 52 est de plus grande dimension que la section circulaire du corps de tube 50 et, de ce fait, entre la tête 52 et le corps de tube 50, le tube 31 comprend un rebord 36 essentiellement horizontal et tourné vers l'extrémité inférieure du tube lorsque le tube est dans sa position d'utilisation, position qui correspond à sa position dans le dispositif de nettoyage.
  • A son extrémité, la tête 52 du tube se termine par une surface d'entrée plane 54. Cette surface 54 est notamment apte à entrer en contact avec la surface inférieure de la pièce de nettoyage 20.
  • En outre, comme on le voit sur la figure, une enveloppe 56 réalisée en une seule pièce est disposée autour d'une portion d'extrémité du corps de tube 50. Cette enveloppe 56 est réalisée en un matériau métallique et notamment en acier et recouvre toute la tête 52 et une partie supérieure de la partie tubulaire du tube 50.
  • L'enveloppe 56 comprend une portion annulaire formant une ceinture 58 d'épaisseur plus importante que le reste de l'enveloppe. L'épaisseur de la ceinture 58 est supérieure à 10 millimètres, de préférence à 14 millimètres, alors que le reste de l'enveloppe est d'épaisseur comprise entre 2 et 7 millimètres, de préférence entre 4 et 6 millimètres. La ceinture 58 de l'enveloppe métallique est ménagée dans la portion dans laquelle cette enveloppe recouvre la tête 52.
  • En outre, l'enveloppe 56 comprend quatre encoches 32, ménagées dans la ceinture 58 de l'enveloppe, notamment en partie inférieure de cette ceinture. Les quatre encoches sont identiques. Elles forment des moyens de solidarisation du tube aux moyens de support 26 du dispositif de nettoyage. Chaque encoche 32 est située sur un côté distinct de la tête 52, au milieu de ce côté.
  • Les encoches 32 sont délimitées par des surfaces de butée aptes à coopérer avec des surfaces de butée complémentaires des pions 30 des moyens de support 26. En particulier, deux encoches 32, situées sur des côtés opposés de la tête 52, coopèrent avec deux pions 30 du support. Comme le tube comprend quatre encoches, on peut conférer à celui-ci plusieurs orientations angulaires selon l'axe du canal relativement à l'installation de coulée et au dispositif de nettoyage. En effet, les encoches 32 étant identiques et réparties uniformément sur la tête, le tube peut être mis en place dans l'installation ou le dispositif de nettoyage selon quatre orientations distinctes.
  • L'enveloppe métallique 56 comprend en outre, dans la portion recouvrant la portion tubulaire du tube, quatre ailettes 62 identiques s'étendant essentiellement selon l'axe du canal et de section transversale triangulaire. Chaque ailette 62 est située sous une des encoches 32 et sont donc espacées de 90°. Les ailettes 62 permettent de positionner le tube selon une orientation souhaitée dans un dispositif de manipulation qui permet de déplacer le tube 31 jusqu'au dispositif de nettoyage.
  • Les ailettes 62 sont notamment destinées à coopérer avec des encoches de forme complémentaire du dispositif de manipulation et forment des moyens de guidage du tube. Comme le tube comprend quatre ailettes 62, il peut être placé dans le dispositif de manipulation en plusieurs orientations selon l'axe du canal par rapport à ce dispositif, de façon à mettre en place le tube selon différentes orientations dans l'installation ou le dispositif de nettoyage.
  • On va maintenant décrire un procédé de nettoyage d'un tube tel que décrit ci-dessus par un dispositif de nettoyage 10 décrit ci-dessus.
  • Tout d'abord, on extrait le tube 31 d'une installation de coulée dans lequel il est placé, entre une poche et un répartiteur. Cette extraction est effectuée à l'aide d'un dispositif de manipulation (non représenté) comprenant une tête de support apte à saisir le tube en coopérant avec les ailettes 62 de celui-ci.
  • Le dispositif de manipulation place ensuite le tube dans le dispositif de nettoyage 10. Pour ce faire, le dispositif de nettoyage 10 comprend ses moyens de support 26 en position de chargement, comme représenté à la figure 2, les pions 30 dépassant alors du cadre 18, ce qui les rend facilement accessibles.
  • Lors de cette étape, le dispositif de manipulation place le tube 31 dans les moyens de support de sorte que les encoches 32 du tube coopèrent avec les pions du dispositif de nettoyage 10. Plus particulièrement, le dispositif de manipulation place le tube entre les deux branches latérales 26a, 26b de la pièce en H de sorte que les encoches 32 soient situées au-dessus des pions 30 puis pose les encoches 32 sur les pions 30.
  • On pourrait envisager que le dispositif de manipulation peut amener le tube 31 selon plusieurs orientations dans le dispositif de nettoyage 10, selon le nombre d'utilisations du tube déjà effectuées. En effet, comme le tube 31 comprend quatre encoches 32, toutes les encoches pouvant être placées sur un pion donné, il peut être placé de plusieurs façons dans le dispositif. Si le dispositif de manipulation amène le tube dans le dispositif de nettoyage 10 avec une certaine orientation et le reprend avec une autre orientation, cela permet de changer le tube d'orientation dans l'installation de coulée et d'allonger la durée de vie du tube.
  • Une fois que le tube est placé dans le dispositif 10 avec les moyens de support 26 en position de chargement, comme représenté à la figure 2, le procédé comprend une étape de déplacement des moyens de support dans les rails de guidage 24, ce déplacement étant effectué à l'aide des roulettes 28 et étant activé par les vérins 34 commandés à distance. Lors de cette étape, les moyens de support et le tube sont déplacés jusqu'à une position de nettoyage du tube, représentée à la figure 3 et à la figure 4, dans laquelle le canal 33 du tube 31 en en regard de l'orifice d'injection 22 du dispositif.
  • Lors de cette étape de déplacement, la surface d'entrée 54 du tube 31 est en frottement contre l'arête 21 de la pièce de nettoyage 20, la pointe de cette arête étant formée selon la direction opposée de la direction de déplacement des moyens de support de la position de chargement à la position de nettoyage. Cette arête permet de racler la surface 54 et d'ôter le métal solidifié qui aurait pu se déposer sur celle-ci. La forme de pointe de l'arête permet de guider la matière raclée par le frottement de l'arête et de la surface jusqu'au côté du tube et hors du dispositif 10.
  • Lors de cette étape et également lorsque le tube est en position de nettoyage, les moyens de poussée poussent le tube vers le haut. En effet, les ressorts 40 exercent une pression sur la pièce à bascule 42 qui a tendance à tourner de sorte que la surface 46 de celle-ci, en contact avec le rebord 36 du tube, soit entraînée vers le haut, entraînant avec elle le tube. Les moyens de poussée sont également commandés à distance.
  • La surface d'entrée 54 du tube 31 est alors plaquée contre la surface inférieure de la plaque de nettoyage 20.
  • Ensuite, on emplit la rainure circulaire 23a d'argon par l'intermédiaire du canal 23b et des moyens d'injection de fluide, ce qui permet d'étanchéifier le dispositif, l'argon évitant que l'oxygène n'endommage la surface d'entrée 54.
  • On injecte ensuite l'oxygène dans le tube par l'orifice d'injection 22 et le répartiteur d'oxygène 48, ce qui permet de bien répartir l'oxygène sur toute la paroi interne du tube.
  • Une fois que l'oxygène a été injecté et le tube nettoyé, on déplace les moyens de support de la position de nettoyage à la position de chargement et le dispositif de manipulation vient reprendre le tube 31 en saisissant celui-ci par ses ailettes et le remettre dans une autre installation de coulée.
  • L'invention n'est pas limitée à ce qui a été décrit dans l'exemple ci-dessus.
  • On pourrait envisager que la position de chargement ne soit pas la position décrite. Cela pourrait par exemple être une position située en-dessous de la position de nettoyage. De même, le tube peut être mis en place horizontalement dans un dispositif selon l'invention.
  • En outre, les moyens de poussée, les moyens de raclage de la surface et les moyens d'isolation par argon sont optionnels ou peuvent être constitués par d'autres éléments que ceux décrits.
  • Par exemple, l'arête peut être linéaire ou courbe ou les moyens de poussée peuvent être constitués par des ressorts verticaux.
  • De même, les moyens de support peuvent ne pas prendre la forme décrite. Ils peuvent être constitués par un cadre déplaçable sur lequel est posée l'extrémité inférieure du tube, le cadre pouvant être déplacé en translation ou en rotation, une rotation de ce cadre pouvant permettre de changer l'orientation du tube par rapport à l'installation de coulée.
  • Les moyens de support peuvent également comprendre trois pions au lieu de deux, le troisième pion étant situé sur la branche centrale de la pièce en H, pour immobiliser complètement le tube lors du déplacement des moyens de support.
  • Le tube peut également ne pas comprendre d'ailettes et peut être saisi différemment par le dispositif de manipulation. En outre, le tube peut comprendre uniquement deux encoches 32 pour coopérer avec les pions 30 voire pas d'encoche.
  • Le tube et le dispositif peuvent être réalisés en d'autres matériaux que ceux décrits.
  • En outre, certaines étapes du procédé sont optionnelles, telles que l'étape de poussée ou l'étape d'injection d'argon sont optionnelles.

Claims (17)

  1. Dispositif de nettoyage (10) d'un tube de poche (31) pour coulée de métal liquide, le tube de poche (31) comprenant un canal (33), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
    - un bâti (12) présentant un dégagement (17) pour accueillir un tube (31) et un orifice (22) pour l'injection d'oxygène ;
    - des moyens de support (26) du tube ;
    - des moyens de guidage des moyens de support entre une position de chargement du tube et une position de nettoyage dans laquelle le tube (31) est mis en place dans le dégagement avec le canal (33) en regard de l'orifice (22).
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel, le canal (33) s'étendant essentiellement selon un axe, les moyens de support (26) maintiennent le tube (31) de sorte que l'axe du canal est vertical.
  3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens de support (26) ont des moyens de suspension du tube par une extrémité d'entrée de celui-ci, correspondant à son extrémité supérieure lorsqu'il se trouve dans sa position d'utilisation dans une installation de coulée.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de support (26) du tube comprennent au moins deux pions (30), de préférence trois pions, notamment aptes à coopérer avec des encoches (32) complémentaires ménagés sur le tube (31) au voisinage de l'extrémité d'entrée de celui-ci.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une pièce de nettoyage (20) comprenant une arête vive (21) conformée pour être en frottement contre une surface du tube (31), de préférence située à son extrémité d'entrée, lors d'un déplacement du tube ou de la pièce, notamment lors du déplacement des moyens de support (26) de la position de chargement à la position de nettoyage.
  6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l'arête (21) est linéaire, courbe ou forme une pointe.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant des moyens de poussée du tube en direction d'un élément d'injection présentant l'orifice d'injection (22), constitué en particulier la pièce de nettoyage (20), les moyens de poussée comprenant notamment au moins un moyen de traction-compression élastique horizontal, par exemple un ressort (40), apte à exercer une pression sur une pièce à bascule (42), conformée pour coopérer avec un rebord (36) du tube de normale correspondant essentiellement à la direction d'injection.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément d'injection comprend, sur une surface tournée vers le dégagement (17), une rainure (23a) entourant l'orifice (22), le dispositif comprenant des moyens d'injection d'un fluide dans la rainure.
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant des moyens d'activation des moyens de poussée et/ou des moyens de guidage et, de préférence, des moyens de commande des moyens d'activation.
  10. Tube de poche (31) pour une installation de coulée de métal liquide apte à coopérer avec un dispositif de nettoyage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un canal (33) s'étendant essentiellement selon un axe, et une extrémité d'entrée correspondant à une extrémité du canal selon son axe, le tube comprenant des moyens de solidarisation, notamment au moins deux encoches (32), de préférence trois encoches (32), au voisinage de l'extrémité d'entrée, aptes à coopérer avec les moyens de support (26), notamment les pions (30) complémentaires, ménagés sur le dispositif de nettoyage (10), les moyens de solidarisation étant en particulier ménagés sur une enveloppe (56) du tube.
  11. Tube selon la revendication précédente, comprenant un rebord (36) au voisinage de son extrémité d'entrée, ce rebord étant de normale orientée vers le bas lorsque le tube est en position d'utilisation dans une installation de coulée.
  12. Pièce (20) pour un dispositif de nettoyage d'un tube de poche, réalisée en un matériau réfractaire, la pièce présentant un orifice (22) pour l'injection d'oxygène et une arête vive (21), de préférence formant une pointe.
  13. Utilisation d'une pièce selon la revendication 12 dans un dispositif de nettoyage de tube de poche selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
  14. Procédé de nettoyage d'un tube de poche comprenant un canal s'étendant essentiellement selon un axe à l'aide d'un dispositif de nettoyage (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
    - on introduit le tube (31) dans les moyens de support (26) du dispositif lorsque ceux-ci sont en position de chargement, de préférence avec le tube (31) en une position dans laquelle l'axe du canal (33) est vertical ;
    - on déplace les moyens de support (26) jusqu'à la position de nettoyage ;
    - on injecte de l'oxygène dans le canal (33) du tube, par l'intermédiaire de l'orifice (22) du dispositif.
  15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel, lors du déplacement des moyens de support (26) entre la position de chargement et la position de nettoyage, une surface du tube est en frottement contre l'arête vive (21) de la pièce de nettoyage (20).
  16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 et 15, dans lequel on pousse le tube (31) contre la pièce de nettoyage (20), durant les étapes de déplacement et d'injection.
  17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le tube de poche est introduit dans le dispositif par un dispositif de manipulation avec une certaine orientation angulaire par rapport à son axe et est extrait du dispositif de nettoyage par le même dispositif de manipulation selon une orientation angulaire différente.
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