JPS61201713A - リアクタ−製鉄法 - Google Patents
リアクタ−製鉄法Info
- Publication number
- JPS61201713A JPS61201713A JP4057485A JP4057485A JPS61201713A JP S61201713 A JPS61201713 A JP S61201713A JP 4057485 A JP4057485 A JP 4057485A JP 4057485 A JP4057485 A JP 4057485A JP S61201713 A JPS61201713 A JP S61201713A
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- JP
- Japan
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- content
- molten iron
- exhaust gas
- scrap
- combustion
- 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.)
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4673—Measuring and sampling devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
及五五亘飽
本発明は、リアクター製鉄法において操業を円滑に行な
うための指針に関し、とくに溶融鉄中のC含有量のコン
トロールを容易にする操業法を提供する。
うための指針に関し、とくに溶融鉄中のC含有量のコン
トロールを容易にする操業法を提供する。
発明者らは、さきにスクラップの溶解による鉄(銑鉄お
よび鋼を包含する)の製造を、電力やコークスを使用す
ることなく、炭素質材料と酸素ガスとを使用して行なう
技術を確立し、これを「リアクター製鉄法」と名づけで
、すでに提案した(特開昭57−198206号)。 「リアクター製鉄」の基本的な方法は、リアクター内に
上部に空間を残して収容した溶融鉄(以下、「溶鉄」と
いう)中にスクラップおよび炭素質材料を装入し、゛溶
鉄中に酸素ガスを吹き込んで溶湯を撹拌するとともに、
炭素質材料を主としてCOまで酸化し、またリアクター
内の溶鉄湯面上の空間にも酸素ガスを吹き込み、上記C
OガスをC02まで酸化し、酸化により発生した熱で装
入スクラップを溶解し、高温の排ガスを装入するスクラ
ップの予熱に利用するものである。 その後の研究により、COを含むガスはりアクタ−上部
空間で燃焼させるより、いったん外部にとり出し、そこ
で空気を加えて燃焼させ、温度を高めて装入スクラップ
の加熱に利用する方が有利なことが明らかになったので
、そのための手法を確立して、これも開示した(特願昭
59−134660号)。 その手法は、COを含む排
ガスを炉から別に設けた燃焼塔に導き、そこで複数段の
02添加を行なってガス温度を次第に高めることを特徴
とし、熱の高度利用とともにスクラップの酸化による損
失を最少限に止めたものである。 ところで、リアクター製鉄において、溶鉄中のC含有量
および溶鉄の温度は、予熱を受けて装入されるスクラッ
プの溶解を円滑に継続する上で、重要な因子である。
よく知られているように、純鉄の融点は1538℃であ
るが、これにCが加わるにつれて融点が低下し、たえと
ばC=2.5%においては約1350℃となる。 この
C含有量が決定する融点と実際の溶鉄の温度との差、い
わゆる「スーパーヒート」によって、スクラップの溶解
速度が左右される。 従って、スーパーヒートを適確に
管理することが操業上のポイントということになる。
このことはまた、溶鉄中のC含有量の迅速で正確、しか
も簡易な測定法を要求する。 発明者らは、さきに溶鉄のサンプルが凝固する温度を検
出し、それからC含有量を知ることができる簡易な装置
を案出し、「カーボンセンサー」と名づけで開示した。 この装置を用いれば溶鉄中のC含有量を数秒で知るこ
とができるが、消耗品に若干の費用がかかるので、その
使用は最少限にしたい。 また、−々のサンプリングを
することなく、省力測定を行なって操業を自動化したい
という希望もある。
よび鋼を包含する)の製造を、電力やコークスを使用す
ることなく、炭素質材料と酸素ガスとを使用して行なう
技術を確立し、これを「リアクター製鉄法」と名づけで
、すでに提案した(特開昭57−198206号)。 「リアクター製鉄」の基本的な方法は、リアクター内に
上部に空間を残して収容した溶融鉄(以下、「溶鉄」と
いう)中にスクラップおよび炭素質材料を装入し、゛溶
鉄中に酸素ガスを吹き込んで溶湯を撹拌するとともに、
炭素質材料を主としてCOまで酸化し、またリアクター
内の溶鉄湯面上の空間にも酸素ガスを吹き込み、上記C
OガスをC02まで酸化し、酸化により発生した熱で装
入スクラップを溶解し、高温の排ガスを装入するスクラ
ップの予熱に利用するものである。 その後の研究により、COを含むガスはりアクタ−上部
空間で燃焼させるより、いったん外部にとり出し、そこ
で空気を加えて燃焼させ、温度を高めて装入スクラップ
の加熱に利用する方が有利なことが明らかになったので
、そのための手法を確立して、これも開示した(特願昭
59−134660号)。 その手法は、COを含む排
ガスを炉から別に設けた燃焼塔に導き、そこで複数段の
02添加を行なってガス温度を次第に高めることを特徴
とし、熱の高度利用とともにスクラップの酸化による損
失を最少限に止めたものである。 ところで、リアクター製鉄において、溶鉄中のC含有量
および溶鉄の温度は、予熱を受けて装入されるスクラッ
プの溶解を円滑に継続する上で、重要な因子である。
よく知られているように、純鉄の融点は1538℃であ
るが、これにCが加わるにつれて融点が低下し、たえと
ばC=2.5%においては約1350℃となる。 この
C含有量が決定する融点と実際の溶鉄の温度との差、い
わゆる「スーパーヒート」によって、スクラップの溶解
速度が左右される。 従って、スーパーヒートを適確に
管理することが操業上のポイントということになる。
このことはまた、溶鉄中のC含有量の迅速で正確、しか
も簡易な測定法を要求する。 発明者らは、さきに溶鉄のサンプルが凝固する温度を検
出し、それからC含有量を知ることができる簡易な装置
を案出し、「カーボンセンサー」と名づけで開示した。 この装置を用いれば溶鉄中のC含有量を数秒で知るこ
とができるが、消耗品に若干の費用がかかるので、その
使用は最少限にしたい。 また、−々のサンプリングを
することなく、省力測定を行なって操業を自動化したい
という希望もある。
本発明の目的は、このような要求をみたし、リアクター
製鉄法の実施に当って、溶鉄サンプルの採取をぜず、簡
易迅速に溶鉄中のC含有量を知ることができる操業法を
提供し、もってスーパーヒートの管理に役立てることに
ある。 1服り璽メ
製鉄法の実施に当って、溶鉄サンプルの採取をぜず、簡
易迅速に溶鉄中のC含有量を知ることができる操業法を
提供し、もってスーパーヒートの管理に役立てることに
ある。 1服り璽メ
上記の目的を達成する本発明のりアクタ−製鉄法は、第
1図に示すように、溶融鉄10を収容した炉1内にスク
ラップを装入し、炭素質材料を吹き込むとともに(以下
、「C」および「Cインジェクション」と記す)、酸素
、空気または酸素富化空気を吹き込んで(以下「O2」
で代表させ、「O270−」と記す)Cを燃焼させ、そ
の燃焼熱でスクラップを溶解し、発生する多量のCOを
含む排ガスをガス燃焼塔2に導き、02を加えてCOを
燃焼させて排ガスの温度を高め、この高温の排ガスでス
クラップ11を予熱することからなるリアクター製鉄法
において、炉から燃焼塔に移る排ガスの組成を図のA点
で測定し、02流量計4に記録された02ブロー量にも
とづいて燃焼により消費されたC@を算出することによ
って溶鉄中のC含有量およびC消費速度を知り、それに
応じてCインジェクション速度を調節し、溶鉄中のC含
有量を所望の値にすることを特徴とする。 [作 用] 第1図のA点において排ガスの組成を測定し、COおよ
びCO2の濃度をそれぞれX%およびy%、また発生量
をそれぞれXNTrL3/分およびYNTrt3/分と
するとき、Cの燃焼は次式に従って起り、 これは実質上全部がCと結合し、上記いずれかの形でC
を消費するから、 (1/2)X+Y=A ・・・・・・・・・・・・・
・・ (1)の関係が成り立つ。 X/Y=X/V′=α とすると、X=αY ・・・・・・・・・・・・
・・・ (2)となり、(1)式と(2)式から、 X=[2α/(α+2)]A Y= [2/ (α+2)]A であるから、この条件下に燃焼して消費されつつあるC
@(ωB)は、 ωB=[(X+Y)/22’、4]X12=0.536
[(2α+2)/(α+2〉]A(Ng/分) ということになる。 このようにして、排ガス組成分析結果と02ブロー量と
から、消費されたC量が算出できる。 これに見合う量のCインジェクションを行なえば溶鉄中
のC含有量は不変に保たれ、これを上回るCインジェク
ションはC含有量を高め、下回るCインジェクションは
C含有量を低下させることになる。 これに先立つある
時点において、たとえば前記したカーボンセンサーなど
の手段によって溶鉄中のC含有量を測定しておけば、そ
の間の燃焼による消費とインジェクションによる補給と
の差として与えられるCの増減にもとづき、任意の時点
で溶鉄のC含有量がわかる。 C含有量により決定される融点と実測した溶鉄温度の差
がスーパーヒートであることは、いうまでもない。 ス
ーパーヒートが把握できれば、追加装入すべきスクラッ
プの適正な供給速度が算出できる。 一般にスクラップ
は一定量ずつ予熱するから、通常の操業にあっては、ス
クラップ供給のサイクルタイムを調節すべきことになる
。 [実施例] 前記の操作を自動的に実施するには、第1図に示すよう
に、排ガス分析計5で測定したCO濃度およびCO2濃
度の値を、0270−量の値とともに演算装置6に入力
し、演算装置でC消費量を算出し、供給すべきC量を決
定し、たとえばC材供給装置7の切出しプロペラの回転
速度を変化させて、キャリアガスにのぜるC粉末の量を
調節する。 排ガスの分析には、たとえば第2図に示すように、煙道
から分岐ライン51を設け、耐火フィルター52を通し
て排ガスを吸引し、ジャケットの冷却水53で冷却し、
CO/CO2計に送る。 フィルターを通してもなお、排ガス中のダストがライン
に沈積することが避けられないから、測定のあいまに、
バルブv1を閉じバルブ■2を開いて加圧した洗浄空気
を送り、ダストを吹き払うようにするとよい。 リアクター製鉄法の実施に当っては、まず種湯すなわち
最初の溶鉄が必要であり、これは他の溶鉄供給源たとえ
ば高炉、転炉、アーク炉あるいは他のりアクタ−に求め
なければならない。 この種湯IJ!iF中の初期C含
有量をC8%、溶鉄中C含有量の目標値をたとえば2.
5%とする゛と、必要な増加C量は、 L(2,5−Go)/100 (Ny)である。 こ
れを10分間で添加するとすれば、添加速度ω。は、つ
ぎのとおりである。 ω(、=L (2,5−Co>/1000 <Kg1分
) 一方、装入されるスクラップについて考えると、その中
のC含有量は、通常無視できるほど低いから、10分間
にMl(gのスクラップを装入するとして、スクラップ
への加炭のためのC量は、ωs=MX2.5/100X
1/10 =0.0025M (Ky1分) で足りることになる。 以上をまとめると、種湯の受は入れから最初のスクラッ
プ装入までの時間を区間1、それ以降を区間2〜nとす
るとき、各区間において供給すべはCは、つぎのとおり
である。 区間1 ω1=ωA+ωB 区間2〜n ω2−o=ωB+ωS 以下、第1図および第2図に示す構成の装置を用い、つ
ぎの条件で操業した例について述べる。 種湯量 200ONy(残し@量も同じ)スク
ラップ装入 60ONy/回×5回(10分ごと) 出湯サイクル 60分間 合計7.2Nm3/分 (一定) 溶鉄C含有量目標値 2.5% 実操業のデータは第3図に示すとおりであって、目標値
C=2.5%によく収束した溶鉄の出湯ができた。(な
お、図のC含有量の値は、各サイクルのスタート時の残
し湯のC含有量、すなわち出湯した溶鉄のC含有量を、
前記したカーボンセンサーで測定したものである。) 発明の効果 本発明によれば、リアクター製鉄法の実施に当って、溶
鉄中のC含有量をサンプル採取し分析することなく、排
ガス組成を測定するだけで決定でき、かつその結果にも
とづいてC供給量を調節して、所望のC含有量を実現す
ることができる。 それにより、溶鉄のスーパーヒートの管理が適確にでき
るから、操業サイクルすなわち、種湯の受は入れ(残し
湯)→数回にわたるスクラップの予熱と装入→出湯のく
りかえし、が円滑に行なえる。 操業の円滑化はサイクルタイムのムダを省き、原材料お
よびエネルギーの節約をもたらす。
1図に示すように、溶融鉄10を収容した炉1内にスク
ラップを装入し、炭素質材料を吹き込むとともに(以下
、「C」および「Cインジェクション」と記す)、酸素
、空気または酸素富化空気を吹き込んで(以下「O2」
で代表させ、「O270−」と記す)Cを燃焼させ、そ
の燃焼熱でスクラップを溶解し、発生する多量のCOを
含む排ガスをガス燃焼塔2に導き、02を加えてCOを
燃焼させて排ガスの温度を高め、この高温の排ガスでス
クラップ11を予熱することからなるリアクター製鉄法
において、炉から燃焼塔に移る排ガスの組成を図のA点
で測定し、02流量計4に記録された02ブロー量にも
とづいて燃焼により消費されたC@を算出することによ
って溶鉄中のC含有量およびC消費速度を知り、それに
応じてCインジェクション速度を調節し、溶鉄中のC含
有量を所望の値にすることを特徴とする。 [作 用] 第1図のA点において排ガスの組成を測定し、COおよ
びCO2の濃度をそれぞれX%およびy%、また発生量
をそれぞれXNTrL3/分およびYNTrt3/分と
するとき、Cの燃焼は次式に従って起り、 これは実質上全部がCと結合し、上記いずれかの形でC
を消費するから、 (1/2)X+Y=A ・・・・・・・・・・・・・
・・ (1)の関係が成り立つ。 X/Y=X/V′=α とすると、X=αY ・・・・・・・・・・・・
・・・ (2)となり、(1)式と(2)式から、 X=[2α/(α+2)]A Y= [2/ (α+2)]A であるから、この条件下に燃焼して消費されつつあるC
@(ωB)は、 ωB=[(X+Y)/22’、4]X12=0.536
[(2α+2)/(α+2〉]A(Ng/分) ということになる。 このようにして、排ガス組成分析結果と02ブロー量と
から、消費されたC量が算出できる。 これに見合う量のCインジェクションを行なえば溶鉄中
のC含有量は不変に保たれ、これを上回るCインジェク
ションはC含有量を高め、下回るCインジェクションは
C含有量を低下させることになる。 これに先立つある
時点において、たとえば前記したカーボンセンサーなど
の手段によって溶鉄中のC含有量を測定しておけば、そ
の間の燃焼による消費とインジェクションによる補給と
の差として与えられるCの増減にもとづき、任意の時点
で溶鉄のC含有量がわかる。 C含有量により決定される融点と実測した溶鉄温度の差
がスーパーヒートであることは、いうまでもない。 ス
ーパーヒートが把握できれば、追加装入すべきスクラッ
プの適正な供給速度が算出できる。 一般にスクラップ
は一定量ずつ予熱するから、通常の操業にあっては、ス
クラップ供給のサイクルタイムを調節すべきことになる
。 [実施例] 前記の操作を自動的に実施するには、第1図に示すよう
に、排ガス分析計5で測定したCO濃度およびCO2濃
度の値を、0270−量の値とともに演算装置6に入力
し、演算装置でC消費量を算出し、供給すべきC量を決
定し、たとえばC材供給装置7の切出しプロペラの回転
速度を変化させて、キャリアガスにのぜるC粉末の量を
調節する。 排ガスの分析には、たとえば第2図に示すように、煙道
から分岐ライン51を設け、耐火フィルター52を通し
て排ガスを吸引し、ジャケットの冷却水53で冷却し、
CO/CO2計に送る。 フィルターを通してもなお、排ガス中のダストがライン
に沈積することが避けられないから、測定のあいまに、
バルブv1を閉じバルブ■2を開いて加圧した洗浄空気
を送り、ダストを吹き払うようにするとよい。 リアクター製鉄法の実施に当っては、まず種湯すなわち
最初の溶鉄が必要であり、これは他の溶鉄供給源たとえ
ば高炉、転炉、アーク炉あるいは他のりアクタ−に求め
なければならない。 この種湯IJ!iF中の初期C含
有量をC8%、溶鉄中C含有量の目標値をたとえば2.
5%とする゛と、必要な増加C量は、 L(2,5−Go)/100 (Ny)である。 こ
れを10分間で添加するとすれば、添加速度ω。は、つ
ぎのとおりである。 ω(、=L (2,5−Co>/1000 <Kg1分
) 一方、装入されるスクラップについて考えると、その中
のC含有量は、通常無視できるほど低いから、10分間
にMl(gのスクラップを装入するとして、スクラップ
への加炭のためのC量は、ωs=MX2.5/100X
1/10 =0.0025M (Ky1分) で足りることになる。 以上をまとめると、種湯の受は入れから最初のスクラッ
プ装入までの時間を区間1、それ以降を区間2〜nとす
るとき、各区間において供給すべはCは、つぎのとおり
である。 区間1 ω1=ωA+ωB 区間2〜n ω2−o=ωB+ωS 以下、第1図および第2図に示す構成の装置を用い、つ
ぎの条件で操業した例について述べる。 種湯量 200ONy(残し@量も同じ)スク
ラップ装入 60ONy/回×5回(10分ごと) 出湯サイクル 60分間 合計7.2Nm3/分 (一定) 溶鉄C含有量目標値 2.5% 実操業のデータは第3図に示すとおりであって、目標値
C=2.5%によく収束した溶鉄の出湯ができた。(な
お、図のC含有量の値は、各サイクルのスタート時の残
し湯のC含有量、すなわち出湯した溶鉄のC含有量を、
前記したカーボンセンサーで測定したものである。) 発明の効果 本発明によれば、リアクター製鉄法の実施に当って、溶
鉄中のC含有量をサンプル採取し分析することなく、排
ガス組成を測定するだけで決定でき、かつその結果にも
とづいてC供給量を調節して、所望のC含有量を実現す
ることができる。 それにより、溶鉄のスーパーヒートの管理が適確にでき
るから、操業サイクルすなわち、種湯の受は入れ(残し
湯)→数回にわたるスクラップの予熱と装入→出湯のく
りかえし、が円滑に行なえる。 操業の円滑化はサイクルタイムのムダを省き、原材料お
よびエネルギーの節約をもたらす。
第1図は、本発明のりアクタ−製鉄法を説明するため、
装置の主要部を示した断面および概念図である。 第2図は、排ガス組成の分析のための分岐ラインの構造
を示す断面図である。 第3図は、本発明の実施例データを示すグラフである。 1・・・炉 2・・・燃焼塔 4・・・02流量計 5・・・ガス分析計 6・・・演算装置 7・・・C供給装置 10・・・溶鉄 11・・・スクラップ
装置の主要部を示した断面および概念図である。 第2図は、排ガス組成の分析のための分岐ラインの構造
を示す断面図である。 第3図は、本発明の実施例データを示すグラフである。 1・・・炉 2・・・燃焼塔 4・・・02流量計 5・・・ガス分析計 6・・・演算装置 7・・・C供給装置 10・・・溶鉄 11・・・スクラップ
Claims (1)
- (1)溶融鉄を収容した炉内にスクラップを装入し、炭
素質材料を吹き込むとともに(以下、「C」および「C
インジェクション」と記す)、酸素、空気または酸素富
化空気を吹き込んで(以下「O_2」で代表させ、「O
_2ブロー」と記す)Cを燃焼させ、その燃焼熱でスク
ラップを溶解し、発生する多量のCOを含む排ガスをガ
ス燃焼塔に導き、O_2を加えてCOを燃焼させて排ガ
スの温度を高め、この高温の排ガスでスクラップを予熱
することからなるリアクター製鉄法において、炉から燃
焼塔に移る排ガスの組成を測定し、O_2ブロー量にも
とづいて燃焼により消費されたC量を算出することによ
って溶鉄中のC含有量およびC消費速度を知り、それに
応じてCインジェクション速度を調節し、溶鉄中のC含
有量を所望の値にすることを特徴とする製鉄法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4057485A JPS61201713A (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | リアクタ−製鉄法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4057485A JPS61201713A (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | リアクタ−製鉄法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61201713A true JPS61201713A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12584250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4057485A Pending JPS61201713A (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | リアクタ−製鉄法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61201713A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5984998A (en) * | 1997-11-14 | 1999-11-16 | American Iron And Steel Institute | Method and apparatus for off-gas composition sensing |
JP2007301689A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Nachi Fujikoshi Corp | 内径加工ワーク判別装置 |
JP2009233796A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Citizen Machinery Co Ltd | ワーク検知装置及びワーク検知方法並びにワーク検知装置を備えた工作機械 |
-
1985
- 1985-03-01 JP JP4057485A patent/JPS61201713A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5984998A (en) * | 1997-11-14 | 1999-11-16 | American Iron And Steel Institute | Method and apparatus for off-gas composition sensing |
JP2007301689A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Nachi Fujikoshi Corp | 内径加工ワーク判別装置 |
JP2009233796A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Citizen Machinery Co Ltd | ワーク検知装置及びワーク検知方法並びにワーク検知装置を備えた工作機械 |
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