JP4643833B2 - 幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法に関し、特に、熱延鋼帯のエッジ部にマスキングをして水が直接当たらないようにし、幅方向の材質のバラツキを抑制するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、チェンプレート、ワッシャー等、主に熱延鋼帯をブランキング加工で成形される用途のものには、所定の強度を造込むべく４００〜５００℃に巻取り温度を調整して製造されたフェライト、パーライト及びベイナイトの混在した三相組織からなる高強度トライフェーズ鋼が知られている。
このような鋼帯は、所定組成・成分のスラブを加熱し熱間圧延する際、仕上げ圧延をオーステナイト領域であるＡｒ3変態点以上の温度で終了させた後、仕上げ圧延機〜巻取り機間において、連続冷却変態図のフェライト、パーライト、ベイナイトの生成領域を経由するような冷却速度で水冷し巻取ることによって熱延鋼帯に必要な強度が得られるように調質されている。
たとえば、特願２０００−１２３１６８号の明細書における方法では、仕上げ圧延機から巻取り機に至る鋼帯搬送路の途中で熱延鋼帯の温度を測定し、熱延鋼帯の予測温度と実温度値の差に応じて冷却水の水量を増減修正し４００〜５００℃の温度域でコイルに巻き取っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱延鋼帯の製造方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、高強度トライフェーズ鋼を製造するための仕上げ圧延機から巻取り機間での冷却方法としては、上側から水を噴射すると鋼帯表面の特に形状の不安定な幅方向における両側のエッジ部において局部的に水溜りができ焼入れ状態となるため、下側からのみ水を噴射するのが一般的であった。
また、下側からのみの水噴射でも高強度トライフェーズ鋼のように比較的低温で巻取られる場合、冷却するために多量の水量を必要とするため、下から噴射された水が鋼板エッジ部に巻込まれることになっていた。
この結果、熱延鋼帯幅方向のエッジ部は幅中央部に対し巻取り温度が低温となり硬質化するため、熱延鋼帯の全体における特に幅方向の硬度バラツキの主な原因となっており、ブランキング加工された加工製品の寸法形状のバラツキを発生させることになり、或いは加工時における金型寿命を低下させる等の問題があった。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、熱間圧延工程の仕上げ圧延から巻取り間において熱延鋼帯の上方から噴射される水が熱延鋼帯幅方向のエッジ部に直接当たらないようマスキングを行い、更に熱延鋼帯に噴射される上方及び下方からの水量の比を制御することにより、熱延鋼帯幅方向のエッジ部の硬質化を抑制し、幅方向全体の硬度バラツキを低減させることができるようにした幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法は、熱間圧延終了後、水を冷却媒体とし、熱延鋼帯を４００〜５００℃の温度域まで水冷したコイルに巻取り、フェライト、パーライト及びベイナイトが混在した三相組織をもつ熱延鋼帯を製造する際、前記熱延鋼帯上方から噴射される水が前記熱延鋼帯のエッジ部に直接当たることのないようにマスキング装置でマスキングを行い、更に前記熱延鋼帯に噴射される上方及び下方からの水量の比を制御することにより前記熱延鋼帯の幅方向の表面硬度のバラツキを抑制する方法であり、また、前記水量は、前記上方からの水量が１５〜３５％とし、前記下方からの水量が６５〜８５％とした方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法の好適な実施の形態について説明する。まず、本発明が熱延対象とする高強度トライフェーズ鋼としては、たとえばアメリカ自動車技術者協議会による鋼の規格でＳＡＥ材がある。
この場合の熱延条件としては、Ａｒ3変態点以上で仕上げ圧延を終了させた後、少なくとも２０℃／秒以上の冷却速度で、巻取り温度を４００〜５００℃の間に制御する条件が採用される。
前記トライフェーズ鋼は、パーライト変態開始時間を遅延させ、且つパーライト変態開始温度を低下せしめるＭｎが添加されており、連続圧延時の連続速度が多少低くても確実に硬度が向上するように合金設計されている。
具体的には、Ｃ：０．３０〜０．５８質量％，Ｓｉ：０．１５〜０．３０質量％，Ｍｎ：０．６０〜１．７０質量％の範囲にそれぞれＣ，Ｓｉ，Ｍｎ量を調整している。
【０００７】
前記トライフェーズ鋼は、巻取り温度の降下に応じて硬度がほぼ直線的に高くなり、逆に巻取り温度の上昇に応じて硬度が低下する。
この巻取り温度と硬度との間には図１の関係があり、板厚３．０ｍｍの鋼板を１１．１８〜１１．２２ｍｍφの円形にブランク加工した際の硬度と穴径の間には図２の関係がある。すなわち、図２は従来の冷却方法による特性を示しており、図２から従来の冷却方法のトライフェーズ鋼では鋼帯幅方向のエッジ部は、中央部に対し１０ＨＲＢ程度硬質化することになり、鋼帯幅方向全体において１１．１８〜１１．２２ｍｍφの寸法精度を実現することができなかった。
こういった非常に厳しい寸法精度が必要とされる用途にたいしては、鋼帯の硬度バラツキを最小限に抑制する必要があり、そのためには図１の関係から、巻取り温度のバラツキも最小限にまで抑制する必要がある。
【０００８】
前記トライフェーズ鋼の熱間圧延終了〜巻取りまでの冷却方法は上方から水を供給することによる冷却により、特に熱延鋼帯のエッジ部に発生し易い表面の水溜まりによる板割れ等を防止するために、下方からの水の供給による冷却が主体に行われる。
一方で下方からの水の供給による冷却においてもトライフェーズ鋼のように４００〜５００℃と低温で巻取る場合、水量を多く必要とし、下方から噴射された水が多量に熱延鋼帯表面のエッジ部に巻込まれる形となって接触するため、中央部に対して巻取り温度が低下する。
この結果、トライフェーズ鋼は、熱延鋼帯幅方向のエッジ部の硬度が顕著に硬質化するため、硬質幅方向全体の硬度バラツキを低減するのが非常に難しいものであった。
【０００９】
従って、本発明方法における前記トライフェーズ鋼の熱間圧延終了〜巻取りまでの冷却方法では、このような熱延鋼帯エッジ部の過冷却を防止するために下方から噴射される水量を通常の６５〜８５％にまで低減させ、残りの１５〜３５％は、熱延鋼帯上方から冷却水を噴射する。
更に、熱延鋼帯エッジ部と鋼帯上方の冷却水噴射装置（図示せず）の間には、熱延鋼帯のエッジ部に冷却水が直接当たることのないように周知のマスキング装置（図示せず）を設ける。
従って、このマスキング装置によってマスキングされた鋼帯エッジ部は、通常の全体の水量に対し６５〜８５％程度の熱延鋼帯下方からの冷却水により、その他、幅中央部は熱延鋼帯上方からの冷却水により、４００〜５００℃程度の巻取り温度に制御される。
【００１０】
このようにして、高強度の熱延トライフェーズ鋼を仕上げ熱間圧延〜巻取り機間で冷却するに際し、熱延鋼帯下方からの冷却水が鋼帯エッジ部に巻込まれる量を制御するように、流量を全体の６５〜８５％に低減させ、それによる冷却能力の低下を熱延鋼帯上方からの全体の１５〜３５％の冷却水により補正する。
更に熱延鋼帯上方からの冷却水が熱延鋼帯エッジ部に直接当たることのないようにマスキングを行う。
その結果、熱延鋼帯エッジ部表面への水乗り等による板割れ等の欠陥が発生することがなく、熱延鋼帯エッジ部と中央部の巻取り温度差および硬度差が大幅に抑制されて低減される。
【００１１】
実施例
Ｃ：０．４０質量％、Ｓｉ：０．１８質量％，Ｍｎ：１．５２質量％を含む鋼材を溶製し、連続鋳造で得られたスラブを加熱炉で１２３０℃に加熱し、仕上温度８３０℃で板厚３．１５ｍｍに熱間圧延し、熱延鋼帯下方からの冷却水を７５％、上方からの冷却水を２５％の配分でエッジマスクの幅を熱延鋼帯エッジから８０ｍｍになるように調整し、４１０℃を目標にコイルに巻取った。
この時の熱延鋼帯エッジ部と幅センター部の巻取り温度実績を図３に、また、温度実績の比較例として、従来の熱延鋼帯下方からの冷却水のみで４１０℃を目標にコイルに巻取ったものを図４に、上方からの冷却水を４０％と本発明範囲よりも多くし、エッジマスクの幅を鋼帯エッジから８０ｍｍになるよう調整し、４１０℃を目標にコイルに巻取ったものを図５に示す。
これらから、本発明による冷却方法では、コイル全長にわたり熱延鋼帯エッジ部とセンター部の巻取り温度差が明らかに改善されていることが判明した。
また、それぞれにおける熱延鋼帯、幅方向の表面硬度分布を図６に示すが、本発明による冷却方法のものでは、幅方向における硬度バラツキが５ＨＲＢ以内に低減されていることが明らかである。従って、図２に示されている硬度バラツキ１０ＨＲＢに対して十分に改善されていることが明らかである。なお、前述の図６における本発明の実施例、比較例１及び比較例２は、表１の第１表に示される条件で熱延鋼帯に冷却水を供給した場合である。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【発明の効果】
本発明による幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、高強度トライフェーズ鋼における熱間仕上げ圧延〜巻取りまでの冷却に用いる熱延鋼帯下方と上方から噴射される水量の比を最適化させ、且つ、熱延鋼帯上方からの冷却水が熱延鋼帯エッジ部に直接当たることのないようにマスキング装置によってマスキングすることにより、熱延鋼帯エッジ部の硬質化が抑制でき、鋼帯幅方向の硬度バラツキが小さい高強度トライフェーズ鋼を製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象鋼種であるトライフェーズ鋼の巻取り温度が硬さに及ぼす影響を表した特性図である。
【図２】従来のトライフェーズ鋼における硬さとブランキング加工による製品形状の関係を表した特性図である。
【図３】本発明の冷却方法に従ったトライフェーズ鋼のエッジ部と中央部の巻取り温度実績を表した特性図である。
【図４】従来のトライフェーズ鋼の冷却方法におけるエッジ部と中央部の巻取り温度実績を比較例として表した特性図である。
【図５】本発明の熱延鋼帯上方と下方の冷却方法の比から外れた場合におけるエッジ部と中央部の巻取り温度実績を比較例として表した特性図である。
【図６】熱延鋼帯幅方向表面硬度バラツキを本発明の実施例と従来の比較例で比較して表した特性図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法に関し、特に、熱延鋼帯のエッジ部にマスキングをして水が直接当たらないようにし、幅方向の材質のバラツキを抑制するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、チェンプレート、ワッシャー等、主に熱延鋼帯をブランキング加工で成形される用途のものには、所定の強度を造込むべく４００〜５００℃に巻取り温度を調整して製造されたフェライト、パーライト及びベイナイトの混在した三相組織からなる高強度トライフェーズ鋼が知られている。
このような鋼帯は、所定組成・成分のスラブを加熱し熱間圧延する際、仕上げ圧延をオーステナイト領域であるＡｒ3変態点以上の温度で終了させた後、仕上げ圧延機〜巻取り機間において、連続冷却変態図のフェライト、パーライト、ベイナイトの生成領域を経由するような冷却速度で水冷し巻取ることによって熱延鋼帯に必要な強度が得られるように調質されている。
たとえば、特願２０００−１２３１６８号の明細書における方法では、仕上げ圧延機から巻取り機に至る鋼帯搬送路の途中で熱延鋼帯の温度を測定し、熱延鋼帯の予測温度と実温度値の差に応じて冷却水の水量を増減修正し４００〜５００℃の温度域でコイルに巻き取っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱延鋼帯の製造方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、高強度トライフェーズ鋼を製造するための仕上げ圧延機から巻取り機間での冷却方法としては、上側から水を噴射すると鋼帯表面の特に形状の不安定な幅方向における両側のエッジ部において局部的に水溜りができ焼入れ状態となるため、下側からのみ水を噴射するのが一般的であった。
また、下側からのみの水噴射でも高強度トライフェーズ鋼のように比較的低温で巻取られる場合、冷却するために多量の水量を必要とするため、下から噴射された水が鋼板エッジ部に巻込まれることになっていた。
この結果、熱延鋼帯幅方向のエッジ部は幅中央部に対し巻取り温度が低温となり硬質化するため、熱延鋼帯の全体における特に幅方向の硬度バラツキの主な原因となっており、ブランキング加工された加工製品の寸法形状のバラツキを発生させることになり、或いは加工時における金型寿命を低下させる等の問題があった。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、熱間圧延工程の仕上げ圧延から巻取り間において熱延鋼帯の上方から噴射される水が熱延鋼帯幅方向のエッジ部に直接当たらないようマスキングを行い、更に熱延鋼帯に噴射される上方及び下方からの水量の比を制御することにより、熱延鋼帯幅方向のエッジ部の硬質化を抑制し、幅方向全体の硬度バラツキを低減させることができるようにした幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法は、熱間圧延終了後、水を冷却媒体とし、熱延鋼帯を４００〜５００℃の温度域まで水冷したコイルに巻取り、フェライト、パーライト及びベイナイトが混在した三相組織をもつ熱延鋼帯を製造する際、前記熱延鋼帯上方から噴射される水が前記熱延鋼帯のエッジ部に直接当たることのないようにマスキング装置でマスキングを行い、更に前記熱延鋼帯に噴射される上方及び下方からの水量の比を制御することにより前記熱延鋼帯の幅方向の表面硬度のバラツキを抑制する方法であり、また、前記水量は、前記上方からの水量が１５〜３５％とし、前記下方からの水量が６５〜８５％とした方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法の好適な実施の形態について説明する。まず、本発明が熱延対象とする高強度トライフェーズ鋼としては、たとえばアメリカ自動車技術者協議会による鋼の規格でＳＡＥ材がある。
この場合の熱延条件としては、Ａｒ3変態点以上で仕上げ圧延を終了させた後、少なくとも２０℃／秒以上の冷却速度で、巻取り温度を４００〜５００℃の間に制御する条件が採用される。
前記トライフェーズ鋼は、パーライト変態開始時間を遅延させ、且つパーライト変態開始温度を低下せしめるＭｎが添加されており、連続圧延時の連続速度が多少低くても確実に硬度が向上するように合金設計されている。
具体的には、Ｃ：０．３０〜０．５８質量％，Ｓｉ：０．１５〜０．３０質量％，Ｍｎ：０．６０〜１．７０質量％の範囲にそれぞれＣ，Ｓｉ，Ｍｎ量を調整している。
【０００７】
前記トライフェーズ鋼は、巻取り温度の降下に応じて硬度がほぼ直線的に高くなり、逆に巻取り温度の上昇に応じて硬度が低下する。
この巻取り温度と硬度との間には図１の関係があり、板厚３．０ｍｍの鋼板を１１．１８〜１１．２２ｍｍφの円形にブランク加工した際の硬度と穴径の間には図２の関係がある。すなわち、図２は従来の冷却方法による特性を示しており、図２から従来の冷却方法のトライフェーズ鋼では鋼帯幅方向のエッジ部は、中央部に対し１０ＨＲＢ程度硬質化することになり、鋼帯幅方向全体において１１．１８〜１１．２２ｍｍφの寸法精度を実現することができなかった。
こういった非常に厳しい寸法精度が必要とされる用途にたいしては、鋼帯の硬度バラツキを最小限に抑制する必要があり、そのためには図１の関係から、巻取り温度のバラツキも最小限にまで抑制する必要がある。
【０００８】
前記トライフェーズ鋼の熱間圧延終了〜巻取りまでの冷却方法は上方から水を供給することによる冷却により、特に熱延鋼帯のエッジ部に発生し易い表面の水溜まりによる板割れ等を防止するために、下方からの水の供給による冷却が主体に行われる。
一方で下方からの水の供給による冷却においてもトライフェーズ鋼のように４００〜５００℃と低温で巻取る場合、水量を多く必要とし、下方から噴射された水が多量に熱延鋼帯表面のエッジ部に巻込まれる形となって接触するため、中央部に対して巻取り温度が低下する。
この結果、トライフェーズ鋼は、熱延鋼帯幅方向のエッジ部の硬度が顕著に硬質化するため、硬質幅方向全体の硬度バラツキを低減するのが非常に難しいものであった。
【０００９】
従って、本発明方法における前記トライフェーズ鋼の熱間圧延終了〜巻取りまでの冷却方法では、このような熱延鋼帯エッジ部の過冷却を防止するために下方から噴射される水量を通常の６５〜８５％にまで低減させ、残りの１５〜３５％は、熱延鋼帯上方から冷却水を噴射する。
更に、熱延鋼帯エッジ部と鋼帯上方の冷却水噴射装置（図示せず）の間には、熱延鋼帯のエッジ部に冷却水が直接当たることのないように周知のマスキング装置（図示せず）を設ける。
従って、このマスキング装置によってマスキングされた鋼帯エッジ部は、通常の全体の水量に対し６５〜８５％程度の熱延鋼帯下方からの冷却水により、その他、幅中央部は熱延鋼帯上方からの冷却水により、４００〜５００℃程度の巻取り温度に制御される。
【００１０】
このようにして、高強度の熱延トライフェーズ鋼を仕上げ熱間圧延〜巻取り機間で冷却するに際し、熱延鋼帯下方からの冷却水が鋼帯エッジ部に巻込まれる量を制御するように、流量を全体の６５〜８５％に低減させ、それによる冷却能力の低下を熱延鋼帯上方からの全体の１５〜３５％の冷却水により補正する。
更に熱延鋼帯上方からの冷却水が熱延鋼帯エッジ部に直接当たることのないようにマスキングを行う。
その結果、熱延鋼帯エッジ部表面への水乗り等による板割れ等の欠陥が発生することがなく、熱延鋼帯エッジ部と中央部の巻取り温度差および硬度差が大幅に抑制されて低減される。
【００１１】
実施例
Ｃ：０．４０質量％、Ｓｉ：０．１８質量％，Ｍｎ：１．５２質量％を含む鋼材を溶製し、連続鋳造で得られたスラブを加熱炉で１２３０℃に加熱し、仕上温度８３０℃で板厚３．１５ｍｍに熱間圧延し、熱延鋼帯下方からの冷却水を７５％、上方からの冷却水を２５％の配分でエッジマスクの幅を熱延鋼帯エッジから８０ｍｍになるように調整し、４１０℃を目標にコイルに巻取った。
この時の熱延鋼帯エッジ部と幅センター部の巻取り温度実績を図３に、また、温度実績の比較例として、従来の熱延鋼帯下方からの冷却水のみで４１０℃を目標にコイルに巻取ったものを図４に、上方からの冷却水を４０％と本発明範囲よりも多くし、エッジマスクの幅を鋼帯エッジから８０ｍｍになるよう調整し、４１０℃を目標にコイルに巻取ったものを図５に示す。
これらから、本発明による冷却方法では、コイル全長にわたり熱延鋼帯エッジ部とセンター部の巻取り温度差が明らかに改善されていることが判明した。
また、それぞれにおける熱延鋼帯、幅方向の表面硬度分布を図６に示すが、本発明による冷却方法のものでは、幅方向における硬度バラツキが５ＨＲＢ以内に低減されていることが明らかである。従って、図２に示されている硬度バラツキ１０ＨＲＢに対して十分に改善されていることが明らかである。なお、前述の図６における本発明の実施例、比較例１及び比較例２は、表１の第１表に示される条件で熱延鋼帯に冷却水を供給した場合である。
【００１２】
【表１】
【発明の効果】
本発明による幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、高強度トライフェーズ鋼における熱間仕上げ圧延〜巻取りまでの冷却に用いる熱延鋼帯下方と上方から噴射される水量の比を最適化させ、且つ、熱延鋼帯上方からの冷却水が熱延鋼帯エッジ部に直接当たることのないようにマスキング装置によってマスキングすることにより、熱延鋼帯エッジ部の硬質化が抑制でき、鋼帯幅方向の硬度バラツキが小さい高強度トライフェーズ鋼を製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象鋼種であるトライフェーズ鋼の巻取り温度が硬さに及ぼす影響を表した特性図である。
【図２】従来のトライフェーズ鋼における硬さとブランキング加工による製品形状の関係を表した特性図である。
【図３】本発明の冷却方法に従ったトライフェーズ鋼のエッジ部と中央部の巻取り温度実績を表した特性図である。
【図４】従来のトライフェーズ鋼の冷却方法におけるエッジ部と中央部の巻取り温度実績を比較例として表した特性図である。
【図５】本発明の熱延鋼帯上方と下方の冷却方法の比から外れた場合におけるエッジ部と中央部の巻取り温度実績を比較例として表した特性図である。
【図６】熱延鋼帯幅方向表面硬度バラツキを本発明の実施例と従来の比較例で比較して表した特性図である。
Claims (2)
- 熱間圧延終了後、水を冷却媒体とし、熱延鋼帯を４００〜５００℃の温度域まで水冷したコイルに巻取り、フェライト、パーライト及びベイナイトが混在した三相組織をもつ熱延鋼帯を製造する際、前記熱延鋼帯上方から噴射される水が前記熱延鋼帯のエッジ部に直接当たることのないようにマスキング装置でマスキングを行い、更に前記熱延鋼帯に噴射される上方及び下方からの水量の比を制御することにより前記熱延鋼帯の幅方向の表面硬度のバラツキを抑制することを特徴とする幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法。
- 前記水量は、前記上方からの水量が１５〜３５％とし、前記下方からの水量が６５〜８５％、とすることを特徴とする請求項１記載の幅方向材質均一性に優れた熱延鋼帯の製造方法。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP2002212645A JP2002212645A (ja) | 2002-07-31 |
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ID=18880125
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| KR20220086058A (ko) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 주식회사 포스코 | 재질 균일성이 우수한 고강도 냉연, 도금 강판 및 이들의 제조 방법 |
| CN114309086B (zh) * | 2022-01-05 | 2024-02-23 | 湖南华菱涟钢特种新材料有限公司 | 一种提高Ti强化冷成型高强钢性能均匀性的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60174833A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-09 | Nippon Steel Corp | 熱鋼板の冷却方法 |
| JPS6363521A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-19 | Kawasaki Steel Corp | ストリツプの冷却方法 |
| JP2000109951A (ja) * | 1998-08-05 | 2000-04-18 | Kawasaki Steel Corp | 伸びフランジ性に優れる高強度熱延鋼板およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-01-22 JP JP2001013237A patent/JP4643833B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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|---|---|
| JP2002212645A (ja) | 2002-07-31 |
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