KR102190504B1 - 전로의 스커트 높이 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전로의 스커트 높이 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전로의 스커트 높이 제어 장치에 관한 것으로, 제어부의 제어에 따라 스커트를 올리거나 내려 높이를 조절하는 구동부; 상기 구동부의 구동량을 이용하여 상기 스커트의 대기 위치로부터 승강된 거리를 산출하여 현재의 스커트 높이를 산출하는 스커트 높이 산출부; 상위 시스템으로부터 전로에 투입할 강종 정보를 수신하는 통신부; 강종에 따른 스커트 높이 설정값, 취련 회수, 및 취련 회수에 기초하여 산출한 예측 지금량 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 전로에서 취련할 강종 정보 및 예측 지금량을 바탕으로 상기 구동부를 통해 스커트의 높이를 조절하는 상기 제어부;를 포함한다.

Description

전로의 스커트 높이 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING SKIRT HEIGHT IN CONVERTER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전로의 스커트 높이 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전로의 노구에 부착되는 예측 지금(地金)량 및 강종에 따라 노구에서의 배가스 회수를 위한 스커트(skirt) 높이를 자동으로 제어할 수 있도록 하는, 전로의 스커트 높이 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전로는 제강 공정 안에 있어서 제품 성분의 미세 조정과 불순물의 제거를 수행하는 중요한 작업에 사용되는 설비이다.
상기 전로를 사용할 때 발생하는 고온 부생 가스의 온도는 1000℃이상이고, 주된 가스 성분이 일산화탄소(CO)이기 때문에 외부에 방출할 경우 환경이나 인체에 악영향을 주고 이에 더하여 화재 폭발의 위험도 있다.
이에 따라 전로에서 발생하는 가스 및 폐열(또는 고열)을 회수하여 에너지로서 재활용 한다.
이때 상기 전로의 노구에서 가스를 회수하기 위한 후드(Hood)와 배관이 설비되는데, 상기 후드에는 전로의 입구를 통하여 화염 및 가스가 분출하는 것을 막기 위한 스커트가 설치된다.
그런데 이러한 전로의 스커트는 전로의 노구로부터 적당한 거리로 유지되지 않으면 효과적인 제강-취련 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라 용강의 넘침 현상에 의해 대형 사고를 유발하게 되므로 전로와 스커트의 간격을 적정 간격으로 유지시킬 필요가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제10-1999-0054424호(1999.07.15. 공개, 카메라를 이용한 전로 스커트 높이 측정방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 전로의 노구에 부착되는 예측 지금(地金)량 및 강종에 따라 노구에서의 배가스 회수를 위한 스커트(skirt) 높이를 자동으로 제어할 수 있도록 하는, 전로의 스커트 높이 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전로의 스커트 높이 제어 장치는, 제어부의 제어에 따라 스커트를 올리거나 내려 높이를 조절하는 구동부; 상기 구동부의 구동량을 이용하여 상기 스커트의 대기 위치로부터 승강된 거리를 산출하여 현재의 스커트 높이를 산출하는 스커트 높이 산출부; 상위 시스템으로부터 전로에 투입할 강종 정보를 수신하는 통신부; 강종에 따른 스커트 높이 설정값, 취련 회수, 및 취련 회수에 기초하여 산출한 예측 지금량 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 전로에서 취련할 강종 정보 및 예측 지금량을 바탕으로 상기 구동부를 통해 스커트의 높이를 조절하는 상기 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 강종 정보는, 1차 취련만 필요한 강종 및 2차 취련까지 필요한 강종에 대한 정보를 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 전로에서 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 1차 취련을 수행할 단계인 경우 미리 지정된 제1 스커트 높이 설정값을 로딩하여 해당 설정값으로 스커트 높이를 조정하며, 상기 현재 취련할 강종이 1차 취련만 필요한 강종이거나 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 2차 취련을 수행할 단계인 경우 미리 지정된 제2 스커트 높이 설정값을 로딩하여 해당 설정값으로 스커트 높이를 조정하되, 상기 제1 스커트 높이 설정값이 전로의 노구를 기준으로 상기 제2 스커트 높이 설정값보다 높은 값인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전로의 스커트 높이 제어 방법은, 제어부가 전로에서 취련할 현재 강종 정보를 판별하는 단계; 상기 강종 정보를 판별한 결과에 따라, 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종인지 아니면 1차 취련만 필요한 강종인지 체크하는 단계; 상기 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종인 경우, 상기 제어부가 현재 1차 취련 수행 단계인지 체크하는 단계; 및 상기 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 1차 취련을 수행할 단계인 경우, 미리 지정된 제1 스커트 높이 설정값을 로딩한 후 예측 지금량에 따른 스커트 높이 보정값을 반영하여 스커트 높이를 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 현재 취련할 강종이 1차 취련만 필요한 강종인 경우, 및 상기 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 2차 취련을 수행할 단계인 경우, 상기 제어부가 미리 지정된 제2 스커트 높이 설정값을 로딩한 후 예측 지금량에 따른 스커트 높이 보정값을 반영하여 스커트 높이를 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스커트 높이는, 전로의 노구를 기준으로 제1 스커트 높이 설정값이 제2 스커트 높이 설정값보다 높은 값인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스커트 높이 보정값을 반영하여 스커트 높이를 조정하는 단계는, 상기 제어부가, 기 저장된 강종에 따른 스커트 높이 설정값을 로딩하는 단계; 예측 지금량을 바탕으로 스커트 높이 보정값을 산출하는 단계; 상기 강종에 따라 미리 지정된 스커트 높이 설정값에 상기 예측 지금량에 따른 스커트 높이 보정값을 합산하여 최종 스커트 높이 설정값을 산출하는 단계; 및 상기 최종 스커트 높이 설정값에 따라 스커트 높이를 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 예측 지금량은, 지정된 취련 회수를 수행한 후 노구에 부착된 지금을 제거할 때, 상기 노구에 부착된 지금의 두께를 상기 취련 회수로 나누어 산출한 단위 지금량을, 현재까지 수행된 상기 전로의 취련 회수에 곱하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 전로의 노구에 부착되는 예측 지금(地金)량 및 강종에 따라 노구에서의 배가스 회수를 위한 스커트(skirt) 높이를 자동으로 제어할 수 있도록 한다. 이에 따라 전로 취련 강종 별 스커트 높이를 자동으로 설정함으로써 폐열을 이용하여 스팀 생산량이나 배가스 회수량을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로의 스커트 높이 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로의 스커트 높이 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 강종별 취련 단계에 따른 스커트의 높이를 조절 시 전로의 노구에 부착된 지금량을 추가로 반영하여 조절할 스커트의 높이를 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 상기 도 2에 있어서, 강종에 따라 다르게 설정되는 스커트 높이 설정값을 설명하기 위하여 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전로의 스커트 높이 제어 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로의 스커트 높이 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전로의 스커트 높이 제어 장치는, 스커트 높이 산출부(110), 통신부(120), 저장부(130), 제어부(140), 및 구동부(150)를 포함한다.
상기 구동부(150)는 스커트를 올리거나 내려 높이를 조절한다.
예컨대 상기 구동부(150)는 유압식 수단을 이용하지만 전동식 수단을 이용할 수도 있다.
상기 스커트 높이 산출부(110)는 상기 스커트를 올리거나 내리는 구동부(150)의 구동량을 이용하여 상기 스커트의 대기 위치로부터 승강된 거리를 산출하여 현재의 상기 스커트 높이를 산출한다.
상기 통신부(120)는 상위 시스템(미도시)으로부터 전로에 투입할 강종 분류 정보를 수신한다.
예컨대 상기 강종 분류 정보는 1차 취련만 필요한 강종 및 2차 취련까지 필요한 강종을 분류한 강종 정보를 의미한다.
상기 전로에 투입할 강종 분류 정보(또는 강종 정보)는 상기 저장부(130)에 미리 저장할 수도 있다.
상기 저장부(130)는 강종에 따른 스커트 높이 설정값, 취련 회수, 및 취련 회수에 기초하여 산출한 예측 지금량 정보를 저장한다.
상기 제어부(140)는 전로에서 취련할 강종 정보 및 예측 지금량을 바탕으로 상기 구동부(150)를 통해 스커트의 높이를 조절한다.
이하 상기 제어부(140)의 동작에 대해서 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로의 스커트 높이 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(140)는 전로에서 취련할 현재 강종 정보를 판별한다(S101).
이때 상기 전로에서 취련할 현재 강종 정보(또는 강종 분류 정보)는 상위 시스템(미도시)으로부터 수신할 수 있다.
예컨대 상기 강종 정보(또는 강종 분류 정보)는 1차 취련만 필요한 강종 및 2차 취련까지 필요한 강종을 분류한 강종 정보를 의미한다.
상기 강종 정보를 판별한 결과에 따라, 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종인지 체크한다(S102).
상기 체크(S102) 결과, 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요하지 않고 1차 취련만 필요한 강종인 경우(S102의 아니오), 상기 제어부(140)는 미리 지정된 제2 스커트 높이 설정값을 로딩하여 해당 설정값으로 스커트 높이를 조정한다(S105).
상기 체크(S102) 결과, 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종인 경우(S102의 예), 상기 제어부(140)는 현재 1차 취련 수행 단계인지 체크한다(S103).
상기 체크(S103) 결과, 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 1차 취련을 수행할 단계인 경우(S103의 예), 미리 지정된 제1 스커트 높이 설정값을 로딩하여 해당 설정값으로 스커트 높이를 조정한다(S104).
한편 상기 체크(S103) 결과, 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 2차 취련을 수행할 단계인 경우(S103의 아니오), 미리 지정된 제2 스커트 높이 설정값을 로딩하여 해당 설정값으로 스커트 높이를 조정한다(S105).
이때 상기 스커트 높이는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전로의 노구를 기준(예 : 0mm)으로 한다. 따라서 제1 스커트 높이 설정값은 제2 스커트 높이 설정값보다 높은 값이다. 도 4는 상기 도 2에 있어서, 강종에 따라 다르게 설정되는 스커트 높이 설정값을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
참고로 상기와 같이 1차 취련을 수행할 때 스커트의 높이를 2차 취련을 수행할 때의 스커트 높이보다 높게 조정하는 이유는, 2차 취련에 대비하여 1차 취련 시에는 전로에 유입(취입)되는 산소량을 적게 조절함으로써, 탈탄 반응이 작아지기 때문에 배가스에 포함된 일산화탄소의 농도가 1차 취련만 하는 상황에 비해 상대적으로 적어서 발전소에서 이용할 수 없기 때문에 굳이 스커트의 높이를 낮춰 배가스를 회수할 필요성이 없기 때문이다.
또한 상기와 같이 1차 취련 시 배가스의 온도가 1차 취련만 하는 상황에 비해 상대적으로 낮기(예 : 1450℃) 때문에 스커트의 높이를 2차 스커트 높이 보다 상대적으로 높게 조정함으로써, 주변의 공기를 후드(Hood)에 유입시켜 배가스를 2차 연소를 시키기 위한 것이다. 상기와 같이 배가스를 2차 연소시키는 경우 후드의 온도를 더 상승(예 : 1600℃)시킴으로써, 후드 주변의 냉각수의 온도를 높여 보일러(즉, 스팀을 사용하는 에너지 센터)측으로 가는 스팀량을 증가시키는 효과를 얻기 위한 목적이 있다.
그러나 상기 도 2에 도시된 바와 같이 단순히 강종별 취련 단계(예 : 1차 취련 단계, 2차 취련 단계)에 따라 스커트의 높이를 조절할 경우, 전로의 노구에 부착된 지금량을 고려하지 않았기 때문에 스커트가 전로에 충돌할 가능성이 있다.
따라서 본 실시예에서는 상기 강종별 취련 단계(예 : 1차 취련 단계, 2차 취련 단계)에 따라 스커트의 높이를 조절하되 전로의 노구에 부착된 지금량을 추가로 반영하여 좀 더 정확하게 스커트의 높이를 조절함으로써 스커트가 전로에 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 강종별 취련 단계에 따른 스커트의 높이를 조절 시 전로의 노구에 부착된 지금량을 추가로 반영하여 조절할 스커트의 높이를 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(140)가 상위 시스템(미도시)으로부터 강종 정보(또는 강종 분류 정보)를 수신하면(S201), 저장부(130)로부터 강종에 따른 스커트 높이 설정값을 로딩한다(S202).
예컨대 상기 강종 정보(또는 강종 분류 정보)는 1차 취련만 필요한 강종 및 2차 취련까지 필요한 강종을 분류한 강종 정보를 의미한다.
그리고 상기 저장부(130)로부터 전로에 부착된 현재의 예측 지금량을 로딩하여 스커트 높이 보정값을 산출한다(S203).
예컨대 상기 저장부(130)에는 해당 전로의 취련 회수를 누적 저장하며, 취련 시 부착되는 단위 지금량 정보(예 : 지정된 회수(예 : 120회)의 취련을 수행한 후 노구에 부착된 지금을 제거할 때, 노구에 부착된 지금의 두께를 측정한 후 취련 회수로 나누어 단위 지금량을 산출한다)가 저장된다.
따라서 상기 제어부(140)는 현재까지 수행된 취련 회수에 상기 단위 지금량을 곱하여 현재 노구에 누적 부착된 예측 지금량을 산출할 수 있고, 또한 상기 누적 부착된 예측 지금량을 바탕으로 지금이 부착되기 전의 최초의 노구의 높이(예 : 0mm)를 기준으로 상기 누적 부착된 지금량이 반영된 현재 노구의 높이를 산출할 수 있다. 이에 따라 상기 제어부(140)는 상기 누적 부착된 지금량이 반영된 현재 노구의 높이를 반영하여 추가로 조절할 스커트 높이 보정값을 산출할 수 있다.
그리고 상기 제어부(140)는 상기 강종에 따라 미리 지정된 스커트 높이 설정값에 상기 예측 지금량에 따른 스커트 높이 보정값을 합산하여 최종 스커트 높이 설정값을 산출한다(S204).
예컨대 지금이 부착되기 전의 최초의 노구의 높이(예 : 0mm)를 기준으로 현재 노구의 높이가 10mm 높아졌다고 가정하면, 상기 저장부(130)에서 로딩한 스커트 높이 설정값에서 10mm를 차감하여 최종 스커트 높이 설정값을 산출하는 것이다.
상기 최종 스커트 높이 설정값은 1차 취련만 수행하는 경우, 및 1차와 2차 취련을 수행하는 경우에 모두 적용할 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 전로의 노구에 부착되는 예측 지금(地金)량 및 강종에 따라 노구에서의 배가스 회수를 위한 스커트(skirt) 높이를 자동으로 제어할 수 있도록 하며, 이에 따라 전로 취련 강종 별 스커트 높이를 자동으로 설정함으로써 폐열을 이용하여 스팀 생산량이나 배가스 회수량을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
110 : 스커트 높이 산출부
120 : 통신부
130 : 저장부
140 : 제어부
150 : 구동부

Claims (8)

  1. 제어부의 제어에 따라 스커트를 올리거나 내려 높이를 조절하는 구동부;
    상기 구동부의 구동량을 이용하여 상기 스커트의 대기 위치로부터 승강된 거리를 산출하여 현재의 스커트 높이를 산출하는 스커트 높이 산출부;
    상위 시스템으로부터 전로에 투입할 강종 정보를 수신하는 통신부;
    강종에 따른 스커트 높이 설정값, 취련 회수, 및 취련 회수에 기초하여 산출한 예측 지금량 정보를 저장하는 저장부; 및
    상기 전로에서 취련할 강종 정보 및 예측 지금량을 바탕으로 상기 구동부를 통해 스커트의 높이를 조절하는 상기 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로의 스커트 높이 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 강종 정보는,
    1차 취련만 필요한 강종 및 2차 취련까지 필요한 강종에 대한 정보를 의미하는 것을 특징으로 하는 전로의 스커트 높이 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    전로에서 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 1차 취련을 수행할 단계인 경우 미리 지정된 제1 스커트 높이 설정값을 로딩하여 해당 설정값으로 스커트 높이를 조정하며,
    상기 현재 취련할 강종이 1차 취련만 필요한 강종이거나 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 2차 취련을 수행할 단계인 경우 미리 지정된 제2 스커트 높이 설정값을 로딩하여 해당 설정값으로 스커트 높이를 조정하되,
    상기 제1 스커트 높이 설정값이 전로의 노구를 기준으로 상기 제2 스커트 높이 설정값보다 높은 값인 것을 특징으로 하는 전로의 스커트 높이 제어 장치.
  4. 제어부가 전로에서 취련할 현재 강종 정보를 판별하는 단계;
    상기 강종 정보를 판별한 결과에 따라, 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종인지 아니면 1차 취련만 필요한 강종인지 체크하는 단계;
    상기 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종인 경우, 상기 제어부가 현재 1차 취련 수행 단계인지 체크하는 단계; 및
    상기 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 1차 취련을 수행할 단계인 경우, 미리 지정된 제1 스커트 높이 설정값을 로딩한 후 예측 지금량에 따른 스커트 높이 보정값을 반영하여 스커트 높이를 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로의 스커트 높이 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 현재 취련할 강종이 1차 취련만 필요한 강종인 경우, 및 상기 현재 취련할 강종이 2차 취련까지 필요한 강종으로서 현재 2차 취련을 수행할 단계인 경우,
    상기 제어부가 미리 지정된 제2 스커트 높이 설정값을 로딩한 후 예측 지금량에 따른 스커트 높이 보정값을 반영하여 스커트 높이를 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전로의 스커트 높이 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 스커트 높이는,
    전로의 노구를 기준으로 제1 스커트 높이 설정값이 제2 스커트 높이 설정값보다 높은 값인 것을 특징으로 하는 전로의 스커트 높이 제어 방법.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 스커트 높이 보정값을 반영하여 스커트 높이를 조정하는 단계는,
    상기 제어부가,
    기 저장된 강종에 따른 스커트 높이 설정값을 로딩하는 단계;
    예측 지금량을 바탕으로 스커트 높이 보정값을 산출하는 단계;
    상기 강종에 따라 미리 지정된 스커트 높이 설정값에 상기 예측 지금량에 따른 스커트 높이 보정값을 합산하여 최종 스커트 높이 설정값을 산출하는 단계; 및
    상기 최종 스커트 높이 설정값에 따라 스커트 높이를 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로의 스커트 높이 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 예측 지금량은,
    지정된 취련 회수를 수행한 후 노구에 부착된 지금을 제거할 때,
    상기 노구에 부착된 지금의 두께를 상기 취련 회수로 나누어 산출한 단위 지금량을, 현재까지 수행된 상기 전로의 취련 회수에 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전로의 스커트 높이 제어 방법.
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