JP3646546B2 - 鋼材の圧延方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱間圧延機における熱延鋼材の温度制御に係り、仕上げ圧延機入り側に設置された誘導加熱装置により誘導加熱装置出側の長手方向の温度分布を目標値に一致させることにより材質にすぐれた熱延鋼材を製造する、鋼材の圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱装置による鋼板の温度制御方法としては、例えば特公昭６０−５３４３８号公報の誘導加熱温度制御方法に見られるように、長手方向に寸法が異なる被加熱物を複数区分に分割し、各区分ごとに昇温量を定めて、該当する部位が誘導加熱装置を通過する予定速度により昇温量を調整する方法などがある。この方法によれば、長手方向に複数の昇温量を設定でき、寸法が異なる場合や速度が変化する場合においても目標値に鋼材を加熱することが可能となる。
【０００３】
また、特公昭６１−３１９４６号公報では被加熱材の加熱前温度と加熱後温度の差が目標昇温量と一致するように偏差に応じた比例制御フィードバックを行う制御系が提案されており、事前設定による誤差を補正できるような制御系が構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記手法は主として鋼管の冷材加熱方法として考案されたもので、熱間圧延におけるように、高温の状態でしかも時々刻々温度が変化する対象では、誘導加熱装置入り側での鋼材温度を検出しないことから、正確な加熱ができないという問題がある。
【０００５】
また熱延鋼板の場合、加熱炉で加熱されたスラブを使用するときには、スキッドマークと呼ばれる焼きむらがあり、粗バー長手方向に温度が一定ではなく温度変化がついているため、所定長さ毎に昇温量を定める手法をとるときに急激な温度変化があると、昇温量に誤差が生ずるという問題がある。
【０００６】
また、被加熱材の加熱前温度と加熱後温度の差が目標昇温量と一致するように偏差に応じた比例制御フィードバックを行う制御系では、フィードバック効果で事前設定による誤差を補償する試みがあるものの、比例制御を使用しているためオフセットが残り目標昇温量に一致させることができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、以上の問題点を解決するために、仕上げ圧延機入り側に設置された誘導加熱装置により誘導加熱装置出側の長手方向の温度分布を目標値に一致させることにより材質にすぐれた熱延鋼材を製造する、鋼材の圧延方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
【０００９】
（１）本発明の方法は、スラブを粗圧延して粗バーとする工程と、この粗バーを誘導加熱する工程と、粗圧延後、誘導加熱前の粗バーの表面温度を検出して、この検出温度値に基づいて粗バーの誘導加熱温度を制御する工程と、誘導加熱された粗バーを仕上圧延する工程とを具備し、
前記加熱温度制御工程は、誘導加熱される粗バーを長手方向に２以上の加熱部位に分割し、分割された部位毎に目標温度を設定する工程と、
分割された部位毎に平均表面温度を各々測定する工程と、
前記平均表面温度測定値を各分割部位の長手方向中心位置における温度とし、各分割部位の前記目標温度設定値と前記平均表面温度測定値との偏差に基づいて各分割部位の長手方向中心位置を加熱する誘導加熱装置に与える電力制御量を算出する工程と、
粗バーの搬送速度および先行する分割部位の長手方向中心位置が誘導加熱装置入り口に達した時刻に基づいて、前記先行する分割部位に続く次の分割部位の長手方向中心位置が前記誘導加熱装置入り口に達する時刻を推定する工程と、
その推定した時刻に前記次の分割部位の長手方向中心位置における電力制御量に時間の一次関数で達するように、一定の周期で前記誘導加熱装置に与える電力制御量を変更する工程と、を備えた鋼材の圧延方法である。
【００１０】
本手段により、高温の状態でしかも時々刻々温度が変化する対象であっても目標温度に一致させることが可能になる。
【００１１】
（２）本発明の方法は、前記加熱温度制御工程が、さらに、誘導加熱後における粗バーの各分割部位の温度を検出する工程と、これら各分割部位での検出温度と前記目標温度との偏差を時間積分し、その積分値にゲインを乗じた値を前記電力制御量に加算し、この加算した電力制御量を前記誘導加熱装置に与える工程と、を備えた上記（１）に記載の鋼材の圧延方法である。
【００１２】
本手段により、スキッドマークと呼ばれる焼きむらがあり、粗バー長手方向に温度が一定ではなく温度変化がついている場合においても、設定電力が所定長さ単位で急激に変化することがないため、長手方向の温度全域にわたり目標温度に加熱することが可能となる。
【００１３】
（３）本発明の方法は、前記加熱温度制御工程が、
誘導加熱後における粗バーの各部位での温度を検出する工程と、
この各部位での検出温度と目標温度との偏差値を検出して加熱量を算出する工程と、
前記各部位の目標温度設定値と平均表面温度測定値との偏差に基づいて設定された加熱量に、さらにこの検出偏差値に基づく加熱量を加算して、誘導加熱における加熱量を設定する工程と、
を備えた上記（１）または（２）に記載の鋼材の圧延方法である。
【００１４】
本手段により、電力設定量に誤差が含まれていても、積分制御によってオフセットを補償することができるため、加熱後温度を目標温度に完全に一致させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、誘導加熱装置の入側に温度計を設置し、粗バーの長手方向各部位の温度を計測し、目標温度との偏差から該部位に加えるべき電力を算出して、電力制御を行うようにして、仕上げ圧延機入り側に設置された誘導加熱装置により誘導加熱装置出側の長手方向の温度分布を目標値に一致させることにより材質にすぐれた熱延鋼材を製造する、鋼材の圧延方法を見出し、本発明を完成させた。
【００１６】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１に第一の発明（第１実施形態）の概略構成を示す。
【００１８】
粗バー１の先端が温度検出器２を通過すると検出温度が通常９００℃以上の高温となるため、温度検出値を常時監視することで、粗バー１の通過開始を判
断することができる。このとき、粗バー１の搬送速度検出器３の出力を用い速度を積分するなどの手段で粗バー１の移動距離が検出できる。この移動距離があらかじめ定めた所定長さに達するまで一定サンプル周期で温度検出を行い、所定距離に達したときにサンプルしたすべての温度検出値の平均を計算し、この所定長さの代表温度として保存し、この処理を粗バー１の後端が温度検出器２を通過まで行う。
【００１９】
一方粗バー１の先端は引き続き移動し誘導加熱装置４に達するが、移動距離の算出を続けることで、先端およびそのあとに引き続く所定長さ部分が誘導加熱装置４に入るタイミングをそれぞれ検知することができる。このとき、各所定長さ部分が先端から誘導加熱装置４に入るタイミングにおいて、あらかじめ定めた所定長さ部の誘導加熱装置４出側における各温度目標値と前記所定長さ部の代表温度として計算した平均温度の差から昇温量を算出し、粗バー１の比熱、密度と、粗バー１の幅、厚さの寸法、また、搬送速度検出器３で検知された速度から、単位時間あたりに粗バー１に投入すべき熱量を計算することができる。この必要熱量を誘導加熱装置の特性で決まる電力設定値に変換し、電力制御量として、粗バー１の所定長さごとに変更していく。この結果、粗バー１は長手方向に所定長さ毎に温度目標値を設定することが可能となるとともに、温度制御が可能となる。さらに、誘導加熱された粗バー１を仕上げ圧延機６で仕上げ圧延する。
【００２０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る圧延方法は、前記第１実施形態で説明した過熱温度制御工程が、粗バー１の任意の部位の設定加熱量１とこれに続く部位の設定加熱量２とが異なる場合、その加熱量を、設定加熱量１から設定加熱量２に連続的に変更する工程を備えている。
【００２１】
すなわち、第二の発明（第２実施形態）においては、第一の発明（第１実施形態）で設定された粗バー１長手方向に所定長さごとに定めた代表温度を所定長さ部の中心位置における温度とし、誘導加熱装置４に与える電力制御量を算出し、粗バー１先端が誘導加熱装置４に入るタイミングで、先端所定長さ部中心位置の電力制御量を誘導加熱装置４に設定し、先端加熱部の所定長さ中心位置に達した瞬間から、粗バー１搬送速度をもとに次の所定長さ部中心位置が誘導加熱装置４入り口に達する時間を推定し、推定した時間で次の電力制御量に時間の１次関数で達するように、一定サンプル周期で電力制御量を変更していく。このような手段を用いることで、粗バー１の加熱温度を大きく変更する際に、無理なく隣接する所定長さ部の電力制御量に変更することができ、加熱誤差を低減することが可能となる。
【００２２】
（第３実施形態）
第三の発明（第３実施形態）においては、第一の発明（第１実施形態）、あるいは第二の発明（第２実施形態）に加え、図２に示すように、誘導加熱装置４の出側に温度検出器５を設置し、粗バー１先端部が温度検出器５の通過を検出した瞬間から、搬送速度検出器３の信号から算出する移動距離を用いて、所定長さごとの粗バー１加熱目標温度と温度検出器５で検知された温度との偏差を時間積分し、その積分値に適切なゲインを乗じた値を誘導加熱装置４の制御量に加算する。このフイードバック制御系により、目標値とのオフセットを零に近づけることが可能となる。さらに、誘導加熱された粗バー１を仕上げ圧延機６で仕上げ圧延する。
【００２３】
【発明の効果】
以上の構成により第一の発明では、仕上げ出側温度を長手方向にわたり、温度目標値に一致させることが可能となるので、安定した材質の熱延鋼材の製造が可能となる。
【００２４】
第二の発明では、加熱前の粗バーが長手方向にわたり温度変化を持っていても、加熱装置出側では、第一の方法よりも精度を高く目標温度に一致させることができるので、より安定した材質の熱延鋼材の製造が可能となる。
【００２５】
また、第三の発明では、加熱装置出側の温度をフィードバックするため、目標温度とのオフセットが十分小さくなるため、温度特性が優れることにより、材質にも優れた熱延鋼材の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置による鋼板の温度制御装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第３実施形態に係る誘導加熱装置による鋼板の温度制御装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…粗バー、２，５…温度検出器、３…粗バーの搬送速度検出器、４…誘導
加熱装置、６…仕上げ圧延機。
【発明の属する技術分野】
本発明は熱間圧延機における熱延鋼材の温度制御に係り、仕上げ圧延機入り側に設置された誘導加熱装置により誘導加熱装置出側の長手方向の温度分布を目標値に一致させることにより材質にすぐれた熱延鋼材を製造する、鋼材の圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱装置による鋼板の温度制御方法としては、例えば特公昭６０−５３４３８号公報の誘導加熱温度制御方法に見られるように、長手方向に寸法が異なる被加熱物を複数区分に分割し、各区分ごとに昇温量を定めて、該当する部位が誘導加熱装置を通過する予定速度により昇温量を調整する方法などがある。この方法によれば、長手方向に複数の昇温量を設定でき、寸法が異なる場合や速度が変化する場合においても目標値に鋼材を加熱することが可能となる。
【０００３】
また、特公昭６１−３１９４６号公報では被加熱材の加熱前温度と加熱後温度の差が目標昇温量と一致するように偏差に応じた比例制御フィードバックを行う制御系が提案されており、事前設定による誤差を補正できるような制御系が構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記手法は主として鋼管の冷材加熱方法として考案されたもので、熱間圧延におけるように、高温の状態でしかも時々刻々温度が変化する対象では、誘導加熱装置入り側での鋼材温度を検出しないことから、正確な加熱ができないという問題がある。
【０００５】
また熱延鋼板の場合、加熱炉で加熱されたスラブを使用するときには、スキッドマークと呼ばれる焼きむらがあり、粗バー長手方向に温度が一定ではなく温度変化がついているため、所定長さ毎に昇温量を定める手法をとるときに急激な温度変化があると、昇温量に誤差が生ずるという問題がある。
【０００６】
また、被加熱材の加熱前温度と加熱後温度の差が目標昇温量と一致するように偏差に応じた比例制御フィードバックを行う制御系では、フィードバック効果で事前設定による誤差を補償する試みがあるものの、比例制御を使用しているためオフセットが残り目標昇温量に一致させることができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、以上の問題点を解決するために、仕上げ圧延機入り側に設置された誘導加熱装置により誘導加熱装置出側の長手方向の温度分布を目標値に一致させることにより材質にすぐれた熱延鋼材を製造する、鋼材の圧延方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
【０００９】
（１）本発明の方法は、スラブを粗圧延して粗バーとする工程と、この粗バーを誘導加熱する工程と、粗圧延後、誘導加熱前の粗バーの表面温度を検出して、この検出温度値に基づいて粗バーの誘導加熱温度を制御する工程と、誘導加熱された粗バーを仕上圧延する工程とを具備し、
前記加熱温度制御工程は、誘導加熱される粗バーを長手方向に２以上の加熱部位に分割し、分割された部位毎に目標温度を設定する工程と、
分割された部位毎に平均表面温度を各々測定する工程と、
前記平均表面温度測定値を各分割部位の長手方向中心位置における温度とし、各分割部位の前記目標温度設定値と前記平均表面温度測定値との偏差に基づいて各分割部位の長手方向中心位置を加熱する誘導加熱装置に与える電力制御量を算出する工程と、
粗バーの搬送速度および先行する分割部位の長手方向中心位置が誘導加熱装置入り口に達した時刻に基づいて、前記先行する分割部位に続く次の分割部位の長手方向中心位置が前記誘導加熱装置入り口に達する時刻を推定する工程と、
その推定した時刻に前記次の分割部位の長手方向中心位置における電力制御量に時間の一次関数で達するように、一定の周期で前記誘導加熱装置に与える電力制御量を変更する工程と、を備えた鋼材の圧延方法である。
【００１０】
本手段により、高温の状態でしかも時々刻々温度が変化する対象であっても目標温度に一致させることが可能になる。
【００１１】
（２）本発明の方法は、前記加熱温度制御工程が、さらに、誘導加熱後における粗バーの各分割部位の温度を検出する工程と、これら各分割部位での検出温度と前記目標温度との偏差を時間積分し、その積分値にゲインを乗じた値を前記電力制御量に加算し、この加算した電力制御量を前記誘導加熱装置に与える工程と、を備えた上記（１）に記載の鋼材の圧延方法である。
【００１２】
本手段により、スキッドマークと呼ばれる焼きむらがあり、粗バー長手方向に温度が一定ではなく温度変化がついている場合においても、設定電力が所定長さ単位で急激に変化することがないため、長手方向の温度全域にわたり目標温度に加熱することが可能となる。
【００１３】
（３）本発明の方法は、前記加熱温度制御工程が、
誘導加熱後における粗バーの各部位での温度を検出する工程と、
この各部位での検出温度と目標温度との偏差値を検出して加熱量を算出する工程と、
前記各部位の目標温度設定値と平均表面温度測定値との偏差に基づいて設定された加熱量に、さらにこの検出偏差値に基づく加熱量を加算して、誘導加熱における加熱量を設定する工程と、
を備えた上記（１）または（２）に記載の鋼材の圧延方法である。
【００１４】
本手段により、電力設定量に誤差が含まれていても、積分制御によってオフセットを補償することができるため、加熱後温度を目標温度に完全に一致させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、誘導加熱装置の入側に温度計を設置し、粗バーの長手方向各部位の温度を計測し、目標温度との偏差から該部位に加えるべき電力を算出して、電力制御を行うようにして、仕上げ圧延機入り側に設置された誘導加熱装置により誘導加熱装置出側の長手方向の温度分布を目標値に一致させることにより材質にすぐれた熱延鋼材を製造する、鋼材の圧延方法を見出し、本発明を完成させた。
【００１６】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１に第一の発明（第１実施形態）の概略構成を示す。
【００１８】
粗バー１の先端が温度検出器２を通過すると検出温度が通常９００℃以上の高温となるため、温度検出値を常時監視することで、粗バー１の通過開始を判
断することができる。このとき、粗バー１の搬送速度検出器３の出力を用い速度を積分するなどの手段で粗バー１の移動距離が検出できる。この移動距離があらかじめ定めた所定長さに達するまで一定サンプル周期で温度検出を行い、所定距離に達したときにサンプルしたすべての温度検出値の平均を計算し、この所定長さの代表温度として保存し、この処理を粗バー１の後端が温度検出器２を通過まで行う。
【００１９】
一方粗バー１の先端は引き続き移動し誘導加熱装置４に達するが、移動距離の算出を続けることで、先端およびそのあとに引き続く所定長さ部分が誘導加熱装置４に入るタイミングをそれぞれ検知することができる。このとき、各所定長さ部分が先端から誘導加熱装置４に入るタイミングにおいて、あらかじめ定めた所定長さ部の誘導加熱装置４出側における各温度目標値と前記所定長さ部の代表温度として計算した平均温度の差から昇温量を算出し、粗バー１の比熱、密度と、粗バー１の幅、厚さの寸法、また、搬送速度検出器３で検知された速度から、単位時間あたりに粗バー１に投入すべき熱量を計算することができる。この必要熱量を誘導加熱装置の特性で決まる電力設定値に変換し、電力制御量として、粗バー１の所定長さごとに変更していく。この結果、粗バー１は長手方向に所定長さ毎に温度目標値を設定することが可能となるとともに、温度制御が可能となる。さらに、誘導加熱された粗バー１を仕上げ圧延機６で仕上げ圧延する。
【００２０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る圧延方法は、前記第１実施形態で説明した過熱温度制御工程が、粗バー１の任意の部位の設定加熱量１とこれに続く部位の設定加熱量２とが異なる場合、その加熱量を、設定加熱量１から設定加熱量２に連続的に変更する工程を備えている。
【００２１】
すなわち、第二の発明（第２実施形態）においては、第一の発明（第１実施形態）で設定された粗バー１長手方向に所定長さごとに定めた代表温度を所定長さ部の中心位置における温度とし、誘導加熱装置４に与える電力制御量を算出し、粗バー１先端が誘導加熱装置４に入るタイミングで、先端所定長さ部中心位置の電力制御量を誘導加熱装置４に設定し、先端加熱部の所定長さ中心位置に達した瞬間から、粗バー１搬送速度をもとに次の所定長さ部中心位置が誘導加熱装置４入り口に達する時間を推定し、推定した時間で次の電力制御量に時間の１次関数で達するように、一定サンプル周期で電力制御量を変更していく。このような手段を用いることで、粗バー１の加熱温度を大きく変更する際に、無理なく隣接する所定長さ部の電力制御量に変更することができ、加熱誤差を低減することが可能となる。
【００２２】
（第３実施形態）
第三の発明（第３実施形態）においては、第一の発明（第１実施形態）、あるいは第二の発明（第２実施形態）に加え、図２に示すように、誘導加熱装置４の出側に温度検出器５を設置し、粗バー１先端部が温度検出器５の通過を検出した瞬間から、搬送速度検出器３の信号から算出する移動距離を用いて、所定長さごとの粗バー１加熱目標温度と温度検出器５で検知された温度との偏差を時間積分し、その積分値に適切なゲインを乗じた値を誘導加熱装置４の制御量に加算する。このフイードバック制御系により、目標値とのオフセットを零に近づけることが可能となる。さらに、誘導加熱された粗バー１を仕上げ圧延機６で仕上げ圧延する。
【００２３】
【発明の効果】
以上の構成により第一の発明では、仕上げ出側温度を長手方向にわたり、温度目標値に一致させることが可能となるので、安定した材質の熱延鋼材の製造が可能となる。
【００２４】
第二の発明では、加熱前の粗バーが長手方向にわたり温度変化を持っていても、加熱装置出側では、第一の方法よりも精度を高く目標温度に一致させることができるので、より安定した材質の熱延鋼材の製造が可能となる。
【００２５】
また、第三の発明では、加熱装置出側の温度をフィードバックするため、目標温度とのオフセットが十分小さくなるため、温度特性が優れることにより、材質にも優れた熱延鋼材の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置による鋼板の温度制御装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第３実施形態に係る誘導加熱装置による鋼板の温度制御装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…粗バー、２，５…温度検出器、３…粗バーの搬送速度検出器、４…誘導
加熱装置、６…仕上げ圧延機。
Claims (2)
- スラブを粗圧延して粗バーとする工程と、
この粗バーを誘導加熱する工程と、
粗圧延後、誘導加熱前の粗バーの表面温度を検出して、この検出温度値に基づいて粗バーの誘導加熱温度を制御する工程と、
誘導加熱された粗バーを仕上圧延する工程とを具備し、
前記加熱温度制御工程は、
誘導加熱される粗バーを長手方向に２以上の加熱部位に分割し、分割された部位毎に目標温度を設定する工程と、
分割された部位毎に平均表面温度を各々測定する工程と、
前記平均表面温度測定値を各分割部位の長手方向中心位置における温度とし、各分割部位の前記目標温度設定値と前記平均表面温度測定値との偏差に基づいて各分割部位の長手方向中心位置を加熱する誘導加熱装置に与える電力制御量を算出する工程と、
粗バーの搬送速度および先行する分割部位の長手方向中心位置が誘導加熱装置入り口に達した時刻に基づいて、前記先行する分割部位に続く次の分割部位の長手方向中心位置が前記誘導加熱装置入り口に達する時刻を推定する工程と、
その推定した時刻に前記次の分割部位の長手方向中心位置における電力制御量に時間の一次関数で達するように、一定の周期で前記誘導加熱装置に与える電力制御量を変更する工程と、
を備えた鋼材の圧延方法。 - 前記加熱温度制御工程は、さらに、
誘導加熱後における粗バーの各分割部位の温度を検出する工程と、
これら各分割部位での検出温度と前記目標温度との偏差を時間積分し、その積分値にゲインを乗じた値を前記電力制御量に加算し、この加算した電力制御量を前記誘導加熱装置に与える工程と、を備えた請求項１に記載の鋼材の圧延方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35593098A JP3646546B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 鋼材の圧延方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP35593098A JP3646546B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 鋼材の圧延方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000182761A JP2000182761A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3646546B2 true JP3646546B2 (ja) | 2005-05-11 |
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ID=18446472
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| JP35593098A Expired - Fee Related JP3646546B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 鋼材の圧延方法 |
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| JP4959265B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2012-06-20 | 高周波熱錬株式会社 | 誘導加熱制御装置、誘導加熱装置、誘導加熱制御方法、そのプログラム、および、そのプログラムを記録した記録媒体 |
| JP5004842B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2012-08-22 | 三井造船株式会社 | 誘導加熱装置 |
| KR101451725B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-10-16 | 주식회사 포스코 | 사상압연기에 인입되는 열연강판의 온도제어방법 |
-
1998
- 1998-12-15 JP JP35593098A patent/JP3646546B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000182761A (ja) | 2000-06-30 |
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