JP2000141059A - クラッド鋼板の製造方法 - Google Patents
クラッド鋼板の製造方法Info
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Abstract
十分な接合性を有し、スペーサーの取り付けを必要とせ
ず、圧延作業性および品質の優れたクラッド鋼板を高歩
留りで製造する。 【解決手段】 第1合わせ材1aと第1母材2aと第2
母材2bと第2合わせ材1bとをこの順序で重ね合わせ
組み立てることによりサンドイッチ状複合スラブ9を調
製し、このように組み立てられたサンドイッチ状複合ス
ラブ9を熱間圧延して接合した後、第1母材2aと第2
母材2bとの重ね合わせ部から分割することにより、第
1合わせ材1aと第1母材2aとからなるクラッド鋼板
および第2母材2bと第2合わせ材1bとからなるクラ
ッド鋼板を製造する。
Description
合金鋼からなる母材と、前記母材とは異なる材質の合金
鋼からなる合わせ材とを重ね合わせた複合スラブを熱間
圧延により接合して、クラッド鋼板を製造する方法に関
するものである。
うに、炭素鋼または低合金鋼からなる母材2と、母材2
とは材質の異なる合金鋼からなる合わせ材1とを重ね合
わせ、その周縁部を溶接して複合スラブ3を調製し、こ
の複合スラブ3を所定温度に加熱した後、熱間圧延機に
よって接合圧延する方法(以下、オープン法という)に
よって製造されている。
の製造に際し、次のような問題がある。即ち、図3に示
すように、炭素鋼または低合金鋼からなる母材2が、熱
間圧延中に押し出され、押し出された母材2がクラッド
鋼板Aの周縁部(先後端部および幅端部)において、合
わせ材1側に被さるように捲くれ込む現象が生ずる。そ
の結果、捲くれ込み部分を除去する処理作業が必要にな
る上、製品歩留りの低下を招いていた。
圧延機のロール4によって接合圧延する際に、合金鋼か
らなる合わせ材1の変形抵抗よりも炭素鋼または低合金
鋼からなる母材2の変形抵抗の方が小で且つ伸びが大で
あるために、接合圧延されたクラッド鋼板Aに合わせ材
1側に向けた反り5が生ずる。その結果、圧延作業性、
歩留り、製品品質等の劣化を招いていた。
めに、例えば、特開昭62−134186号公報、特開
平5−69162号公報には、複合スラブの母材周縁部
のみを角落し処理し、この角落し処理された複合スラブ
を圧延する方法が開示されている。
特開平5−23702号公報には、母材側の温度を合わ
せ材側の温度よりも低くなし両者間に温度差を生じさせ
て圧延する方法が開示されている。
くれ込み現象の発生防止またはそりの発生防止のみを目
的とするものであり、捲くれ込み現象およびそりの発生
現象を共に解決することはできない。
を重視して、図5に示すように、第1母材2aと、第1
母材2aよりも幅方向の寸法が短い第1合わせ材1aと
からなる第1組み立てスラブ3aと、同じく第2母材2
bと、第2母材2bよりも幅方向の寸法が短い第2合わ
せ材1bとからなる第2組み立てスラブ3bとを、その
第1合わせ材1aと第2合わせ材1bとが接するように
対称に重ね合わせ、第1合わせ材1aと第2合わせ材1
bとの界面には剥離材6を介在させ、そして、第1合わ
せ材1aと第2合わせ材1bとを挟む幅の広い第1母材
2aと第2母材2bとの間にスペーサー7を挿入し、ス
ぺーサー7と第1母材2aおよび第2母材2bとの周縁
を溶接することにより、第1母材2aと第1合わせ材1
aと第2合わせ材1bと第2合わせ材1bとがこの順序
で重ね合わされたサンドイッチ状複合スラブ8を調製
し、このサンドイッチ状複合スラブ8を所定温度に加熱
した後、圧延機によって接合圧延する方法(以下、従来
のサンドイッチ法という)が知られている。
イッチ法によれば、圧延中に反りの発生することは防止
される。しかしながら、母材と合わせ材との接合状態を
良好に保つためには、十分な圧下比で圧延することが必
要であり、圧下比が不十分であると接合性が劣化する。
従って、十分な圧下比で圧延するために、圧延可能な最
大スラブ厚の制約から、製品板厚の上限が制限されると
いう問題がある。
ラブ8は、その第1組み立てスラブ3aと第2組み立て
スラブ3bとが、圧延中にずれることを防止するため
に、外側の第1母材2aおよび第2母材2bと、これよ
りも幅の狭い内側の第1合わせ材1aおよび第2合わせ
材1bとの間の両側に生じた間隙にスペーサー7を挿入
し、スぺーサー7と第1母材2aおよび第2母材2bと
の周縁を溶接することにより構成されている。
直接溶接しないのは、接合圧延後、両者間を剥離する際
に、高価な合わせ材に剥離疵の発生することを防止する
ためである。
第1母材2aおよび第2母材2bの両側のスペーサー挿
入部分と共に切除した上、第1合わせ材1aと第2合わ
せ材1bとの接合部から2つに分割していた。
2bの両側におけるスペーサー挿入部分の切除のため
に、製品歩留りの低下することが避けられず、更に、圧
延方向先後端には異形が生じ、且つ、捲くれ込み現象が
発生する問題があった。
の問題を解決し、接合圧延時に捲くれ込み現象や反りが
生ぜず、十分な接合性を有し、スペーサーの取り付けを
必要とせず、圧延作業性に優れ、製品歩留りが高く、品
質の優れたクラッド鋼板を製造することができる、クラ
ッド鋼板の製造方法を提供することにある。
従来の問題を解決し、品質の優れたクラッド鋼板を歩留
り高く製造することができる方法を開発すべく、従来問
題とされていた接合性、反りおよび歩留りに関し研究を
重ねた結果、次の知見を得た。 (1)接合性について:クラッド鋼板における母材と合
わせ材との接着強度と、接合圧延時の圧下比との関係を
調べるべく、炭素鋼(SS41)からなる母材と、ステ
ンレス鋼(SUS304)からなる合わせ材とを使用
し、図2に示したオープン法および図5に示した従来の
サンドイッチ法によって複合スラブを調製し、この複合
スラブを1000℃の温度で圧下比を変えて接合圧延し
た。図6に、そのときの合わせ材と母材との接着強度と
圧下比との関係を示す。
を得るためには、オープン法の場合には、3程度の圧下
比で十分であるのに対し、従来のサンドイッチ法の場合
には、5以上の圧下比が必要であることがわかった。こ
のことから、圧延ロールに近い部分において歪みおよび
応力の発生の高くなることが推察される。 (2)反りについて:サンドイッチ法の場合には、複合
スラブの変形抵抗の分布が基本的に板厚方向に対称であ
り、圧延作業に支障となるような反りは発生しなかっ
た。これに対し、オープン法の場合には、変形抵抗の小
さい母材側を凸とする大きな反りが発生する結果、安定
した圧延作業を行うことが困難であった。 (3)歩留りについて:オープン法の場合には、変形抵
抗の小さい母材側において変形が激しく生ずるが、図7
に示すように、合わせ材1と母材2との接合界面におい
ては、合わせ材1に拘束され、矢印で示すような母材の
回り込みが生じ、変形は主として圧延ロールに接する母
材2側から発生することがわかった。
ド鋼板圧延後の先後端および幅方向端部の形状が悪化し
て切断代が大きくなり、歩留りが大きく低下する。ま
た、母材の回り込みが非常に大きい場合には、反りの発
生を伴い、圧延後に矯正工程が必要になったり、ときに
は製品にならない場合も生じ、経済性が悪化する問題が
ある。
示すように、合わせ材1a,1bを挟むそれよりも幅の
広い母材2aと2bとの間にスペーサー7を挿入してス
ラブを組立て、接合圧延後はスペーサ7の挿入部分の母
材を切除しなければならないこと、接合界面の強度確保
のために圧下比を大にしなければならず、それに伴っ
て、先後端および側面に生ずる異形が大になること、お
よび、合わせ材1aと1bとの間に剥離材6を介在させ
るために、高価な合わせ材表面を削り取る必要が生ずる
ことなどから、歩留りが低下する。
れたものであって、請求項1に記載の発明は、炭素鋼ま
たは低合金鋼からなる母材と、前記母材とは異なる合金
鋼からなる合わせ材とを重ね合わせ、その周縁を溶接し
た複合スラブを所定温度に加熱した後、熱間圧延して、
母材と合わせ材とからなるクラッド鋼板を製造する方法
において、前記複合スラブを、第1合わせ材と第1母材
と第2母材と第2合わせ材とを、この順序で重ね合わせ
組み立てることにより調製し、このように組立てられた
複合スラブを熱間圧延して接合した後、第1母材と第2
母材との重ね合わせ部において剥離することによりクラ
ッド鋼板を製造することに特徴を有するものである。
第1母材とを重ね合わせ両者を接合した第1組立てスラ
ブと、第2母材と第2合わせ材とを重ね合わせ両者を接
合した第2組立てスラブとを、第1母材と第2母材とが
接するように組み立て、第1母材と第2母材とを接合し
て複合スラブを調製することに特徴を有するものであ
る。
母材との間にに剥離材を挿入することに特徴を有するも
のであり、請求項4に記載の発明は、第1母材と第2母
材との重ね合わせ周縁を部分的に溶接して接合すること
に特徴を有するものである。
材と前記第1母材との間、および、前記第2母材と前記
第2合わせ材との間における、重ね合わせ界面の空間内
に存在する空気を真空引きした後、その周縁を溶接して
接合することに特徴を有するものである。
の、前記第1合わせ材と前記第1母材との間、および、
前記第2合わせ材と前記第2母材との間の各々に、中間
材を挿入することに特徴を有するものであり、請求項7
に記載の発明は、前記第1合わせ材と前記中間材と前記
第1母材との各々の間、および、前記第2母材と前記中
間材と前記第2合わせ材との各々の間における、重ね合
わせ界面の空間内に存在する空気を真空引きした後、そ
の周縁を溶接して接合することに特徴を有するものであ
る。
の、前記第1合わせ材の外表面および前記第2合わせ材
の外表面の各々に、犠牲材を重ね合わせることに特徴を
有するものであり、そして、請求項9に記載の発明は、
前記犠牲材と前記第1合わせ材との間、および、前記犠
牲材と前記第2合わせ材との間に、剥離材を挿入するこ
とに特徴を有するものである。
照しながら説明する。図1は、この発明の方法を示す概
略説明図である。図1に示すように、この発明において
は、炭素鋼または低合金鋼からなる第1母材2aと、こ
れと同じ寸法幅の、第1母材2aとは異なる材質の合金
鋼からなる第1合わせ材1aとが組み合わされ、その周
縁が溶接等により接合された第1組み立てスラブ3a
と、同じく炭素鋼または低合金鋼からなる第2母材2b
と、これと同じ寸法幅の材質の異なる合金鋼からなる第
2合わせ材1bとが組み合わされその周縁が溶接等によ
り接合された第2組み立てスラブ3bとからなる2組の
組立てスラブ3a、3bを、その第1母材2aと第2母
材2bとが接するように、板厚方向に対称に重ね合わ
せ、第1母材2aと第2母材2bとの接合部周縁を溶接
して、第1合わせ材1aと第1母材2aと第2母材2b
と第2合わせ材1bとが、この順序で重ね合わされたサ
ンドイッチ状複合スラブ9を調製する。
剥離材を介在させてもよい。第1組立てスラブ3aの第
1合わせ材1aと第1母材2aの周縁の溶接、および、
第2組立てスラブ3bの第2合わせ材1bと第2母材2
bの周縁の溶接に際しては、重ね合わせ界面の空間に存
在する空気を真空引きした後、溶接することが好まし
い。また、第1母材2aと第2母材2bとの接合部周縁
の溶接は、部分的な点溶接でもよい。
は、第1合わせ材1aと第1母材2aとの間、および、
第2合わせ材2aと第2母材2bとの間の各々に、例え
ばニッケル、純鉄のような中間材を挿入してもよい。こ
のような中間材を挿入すれば、例えば、後工程で行われ
る高温での熱処理時に、合わせ材と母材とが反応し、両
者の接合面に合金層が生成するような問題を防止するこ
とができる。
2aの周縁の溶接、および、第2合わせ材1bと上記中
間材と第2母材2bの周縁の溶接に際しては、各重ね合
わせ界面の空間に存在する空気を真空引きした後、溶接
することが好ましい。
複合スラブ9を所定温度に加熱した後、圧延機の圧延ロ
ール4によって接合圧延する。圧延後は、第1母材2a
と第2母材2bとの接合部から2つに分割する。かくし
て、第1組み立てスラブ3aのクラッド鋼板および第2
組み立てスラブ3bのクラッド鋼板が製造される。
の表面温度の低下を防止するために、予め複合スラブ9
の第1合わせ材1aの外表面および第2合わせ材1bの
外表面の各々に、例えば炭素鋼からなる犠牲材を重ね合
わせ、犠牲材の重ね合わされた複合スラブを接合圧延
し、圧延後に犠牲材を第1合わせ材1aおよび第2合わ
せ材1bの外表面から剥離し除去するようにしてもよ
い。このような圧延後における犠牲材の除去を容易にす
るために、犠牲材と第1合わせ材1aとの間、および、
犠牲材と第2合わせ材1bとの間に剥離材を挿入してお
くことが好ましい。
合スラブ9の合わせ材1a、1b側が圧延ロール4に接
触し、合わせ材と母材との接合面が圧延ロールに近いこ
とから、合わせ材と母材との接合面に十分な応力と変形
が生ずる結果、合わせ材と母材との接合強度が向上す
る。また、複合スラブ9の組立て構成が板厚方向に対称
であるために、圧延中に反りが生ずることはなく、安定
した圧延作業を行うことができる。
サーを介在させることなく、第1母材2aと第2母材2
bとの重ね合わせ周縁を直接溶接等により接合する。接
合圧延後、両者間を剥離する際に剥離疵が発生しても、
それは母材側に生ずるため、大きな問題にはならない。
母材間にスペーサーを挿入し、接合圧延後2つに分割す
る際に、母材のスペーサー挿入部分をスペーサーと共に
切除する必要がなく、また、合わせ材間には剥離材が介
在しないので、剥離材のために高価な合わせ材を削り取
るようなことも生じない。従って、大幅に歩留りを向上
させることができ、組み立ても単純で容易に行うことが
できる。
bとは、互いに溶接によって拘束されており、且つ、圧
延ロ−ル側には位置していないので、従来のオープン法
やサンドイッチ法のように、クラッド鋼板の先後端およ
び側面に異形が発生せず、この点からも歩留りが向上す
る。
に接触するので、接合圧延時における温度低下が母材側
よりも速い。一般に、高温の被圧延材が、比較的低温の
圧延ロールと接触する際には、接触領域の近傍で瞬間的
に温度が低下し、局所的に変形抵抗が増大する。従っ
て、接合圧延時における板厚方向の圧縮応力が増大する
が、その効果は、被圧延材のロールと接触する表層近傍
でのみ顕著である。本発明においては、従来のサンドイ
ッチ法に比べて合わせ材と母材との接合面が圧延ロール
に近いことから、上記圧縮応力の増大効果を利用するこ
とができ、従って、合わせ材と母材との接合が促進さ
れ、接合強度を高めることができる。
ラブは、前述した溶接組み立てのほか、複合鋳造、肉盛
り、爆着等、何れの方法によって調製してもよい。ま
た、圧延ロールに合わせ材が接触することによって、合
わせ材に表面傷が生じるおそれがある場合には、圧延ロ
ール表面に圧延潤滑油を供給することによってこれを防
止することができる。
る。下記素材を使用し、本発明方法および従来のオープ
ン法ならびに従来のサンドイッチ法によって複合スラブ
を調製した。 (1)本発明方法: 母材 材質:炭素鋼(C含有量:0.08wt.%) 寸法:85mm厚×2000mm幅×3000mm長 合わせ材 材質:ステンレス鋼(SUS316) 寸法:15mm厚×2000mm幅×3000mm長 剥離材 アルミナ (2)従来のオープン法: 母材 材質:炭素鋼(C含有量:0.08wt.%) 寸法:51mm厚×2000mm幅×3000mm長 合わせ材 材質:ステンレス鋼(SUS316) 寸法:9mm厚×2000mm幅×3000mm長 (3)従来のサンドイッチ法: 母材 材質:炭素鋼(C含有量:0.08wt.%) 寸法:85mm厚×2200mm幅×3200mm長 合わせ材 材質:ステンレス鋼(SUS316) 寸法:15mm厚×2000mm幅×3000mm長 剥離材 アルミナ 上記素材を使用し、本発明方法の場合には、図1に示す
サンドイッチ状複合スラブに組み立て、従来のオープン
法の場合には、図2に示す複合スラブに組み立て、従来
のサンドイッチ法の場合には、図5に示す従来のサンド
イッチ状複合スラブに組み立てた。
を、約1000℃に加熱した後、圧延機によって、製品
厚20mm(クラッド比15%)まで圧延し、本発明方
法によるクラッド鋼板の供試体No.1および従来方法
によるクラッド鋼板の供試体No.1およびNo.2を
調製した。
合強度、圧延能率および歩留りを調べ総合評価を行い、
その結果を表1に示した。なお、圧延中の反り、接合強
度および総合評価は下記により評価し、また、圧延能率
および歩留りは、従来のオープン法を基準とした。
離発生、圧延不可能 総合評価 : ◎ 良、 △ 不良、 × 極
めて不良
合には、圧延中に反りの発生することがなく、接合面に
十分な応力と変形が生ずるため接合強度が大で、従来の
オープン法に比較し、圧延能率および歩留りが大幅に向
上した。これに対し、従来のサンドイッチ法の場合に
は、接合強度が低く、圧延中に剥離が発生して圧延不可
能になり、また、歩留りも低下した。
接合圧延時に捲くれ込み現象や反りが発生せず、接合面
に十分な応力と変形が生じて接合強度が向上し、スラブ
の組立て方が単純でスペーサーなどの取り付けを必要と
せず、先後端や側面に異形が生ぜず、これらによって製
品歩留りが向上し、且つ、圧下比が小さくて済むため厚
物の製造が可能で、品質の優れたクラッド鋼板を効率高
く製造することができる等、多くの工業上有用な効果が
もたらされる。
す斜視図である。
生ずる捲れ込み現象を示す模式図である。
生ずる反り現象を示す模式図である。
を示す斜視図である。
チ法複合スラブを圧延した際の合わせ材と母材と接着強
度と圧下比との関係を示す図である。
延ロール側からの母材の回り込み現象を示す模式図であ
る。
Claims (9)
- 【請求項1】炭素鋼または低合金鋼からなる母材と、前
記母材とは異なる合金鋼からなる合わせ材とを重ね合わ
せ、その周縁を溶接した複合スラブを所定温度に加熱し
た後、熱間圧延して、前記母材と前記合わせ材とからな
るクラッド鋼板を製造する方法において、 前記複合スラブを、第1合わせ材と第1母材と第2母材
と第2合わせ材とを、この順序で重ね合わせ組立てるこ
とにより調製し、このように組立てられた複合スラブを
熱間圧延して接合した後、前記第1母材と前記第2母材
との重ね合わせ部から分割することにより、前記第1母
材と第1合わせ材とからなるクラッド鋼板および前記第
2母材と第2合わせ材とからなるクラッド鋼板を製造す
ることを特徴とするクラッド鋼板の製造方法。 - 【請求項2】前記第1合わせ材と前記第1母材とを重ね
合わせ両者を接合した第1組立てスラブと、前記第2母
材と前記第2合わせ材とを重ね合わせ両者を接合した第
2組立てスラブとを、前記第1母材と前記第2母材とが
接するように組み立て、前記第1母材と前記第2母材と
を接合して前記複合スラブを調製する、請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】前記複合スラブの、前記第1母材と前記第
2母材との間には、剥離材が挿入されている、請求項1
または2に記載の方法。 - 【請求項4】前記第1母材と前記第2母材との重ね合わ
せ周縁を部分的に溶接して接合する、請求項1から3の
何れか1つに記載の方法。 - 【請求項5】前記第1合わせ材と前記第1母材との間、
および、前記第2母材と前記第2合わせ材との間におけ
る、重ね合わせ界面の空間内に存在する空気を真空引き
した後、その周縁を溶接して接合する、請求項1 ̄4の
いづれか1つに記載の方法。 - 【請求項6】前記複合スラブの、前記第1合わせ材と前
記第1母材との間、および、前記第2合わせ材と前記第
2母材との間の各々に、中間材を挿入する、請求項1〜
4の何れか1つに記載の方法。 - 【請求項7】前記第1合わせ材と前記中間材と前記第1
母材との各々の間、および、前記第2母材と前記中間材
と前記第2合わせ材との各々の間における、重ね合わせ
界面の空間内に存在する空気を真空引きした後、その周
縁を溶接して接合する、請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】前記複合スラブの、前記第1合わせ材の外
表面および前記第2合わせ材の外表面の各々に、犠牲材
を重ね合わせる、請求項1〜7の何れか1つに記載の方
法。 - 【請求項9】前記犠牲材と前記第1合わせ材との間、お
よび、前記犠牲材と前記第2合わせ材との間に、剥離材
を挿入する、請求項8に記載の方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31847998A JP3899709B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | クラッド鋼板の製造方法 |
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JP3899709B2 JP3899709B2 (ja) | 2007-03-28 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114273421A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 安徽工业大学 | 一种微氧化气氛制备衬板用碳钢-不锈钢复合板材的方法 |
-
1998
- 1998-11-10 JP JP31847998A patent/JP3899709B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114273421A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 安徽工业大学 | 一种微氧化气氛制备衬板用碳钢-不锈钢复合板材的方法 |
CN114273421B (zh) * | 2021-12-22 | 2024-04-19 | 安徽工业大学 | 一种微氧化气氛制备衬板用碳钢-不锈钢复合板材的方法 |
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