JPH03243750A - 連続溶融メッキラインによる亜鉛メッキ高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

連続溶融メッキラインによる亜鉛メッキ高強度冷延鋼板の製造方法

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JPH03243750A
JPH03243750A JP3817490A JP3817490A JPH03243750A JP H03243750 A JPH03243750 A JP H03243750A JP 3817490 A JP3817490 A JP 3817490A JP 3817490 A JP3817490 A JP 3817490A JP H03243750 A JPH03243750 A JP H03243750A
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hot
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Naoki Yoshinaga
直樹 吉永
Kosaku Shioda
浩作 潮田
Osamu Akisue
秋末 治
Shoichi Oshimi
押見 正一
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、非時効で高焼付硬化性(以下、BH(Bak
e Hardenabillty)と略称する)を有し
、加工性に優れたP添加高強度冷延鋼板をライン内焼軸
式連続溶融亜鉛メッキ設備によって製造する方法に関す
るものである。
(従来の技術) 近年、自動車の耐錆性向上をはかる目的で、多量の表面
処理鋼板が使用される傾向にある。溶融亜鉛メッキ鋼板
は、表面処理鋼板のなかでも、特に多用されている鋼板
であり、−膜内には亜鉛メッキままと、それを合金化し
たものとの2種類がある。
合金化亜鉛メッキ鋼板は、表面のZn層にFe−Zn合
金層を形成することにより、著しく点溶接性が改善され
、塗膜密着性や塗装後の耐蝕性が向上した鋼板である。
また、最近、自動車の軽量化や耐プント性向上のために
、引張強度が従来の30kg/mj前後の軟質冷延鋼板
から35〜45kg/−級の高強度冷延鋼板が用いられ
るようになってきた。
さて、高効率のライン内焼鈍式連続溶融亜鉛メッキ鋼板
製造法は、まずメッキに先立ち還元性雰囲気で銅帯を加
熱する。これは、鋼板表面を清浄化することのみならず
、再結晶焼鈍の役割も果たす。その後、鋼帯を冷却し亜
鉛に浸漬したのち、必要に応じて合金化処理をしたのち
、亜鉛メッキ鋼板を製造する。このようにライン内焼鈍
式連続溶融亜鉛メッキ技術は、きわめて合理的かつ経済
的なラインである。
ところで、溶融亜鉛メッキ高強度冷延鋼板には、その用
途から強度のみならず、良好な加工性と耐歪時効性を維
持しつつ耐テント性を向上するBH性を有することが必
須である。
従来の自動車外板用高強度冷延鋼板を溶融亜鉛メッキラ
インを用いて製造する方法には次の2つがある。
第1はTiやNbを含有する極低炭素鋼板にPを添加し
た鋼を素材とする方法であり、この方法により高強度で
優れた加工性と耐歪時効性を有する溶融亜鉛メッキ鋼板
の製造が、ライン内焼鈍式の連続溶融亜鉛メッキライン
で可能となる。しかしこの方法は製造コストが高価にな
ること、非時効であるもののBH性が付与されにくいこ
と、TIなどの酸化され易い元素を添加すると、表面が
清浄化され難く不メッキが出易いことなどの欠点を有す
る。
また.TE1添加鋼では、合金層の成長速度が速く、合
金層が厚くなり易く、加工時にパウダリングを起こし易
い。
第2は、P添加低炭素Aρキルド鋼を使用する方法であ
る。P添加低炭素Aj?キルド鋼は、素材として安価で
あるという長所を持つ。しかしながら現在の溶融亜鉛メ
ッキラインでは鋼板に多量の固溶Cが残存し、歪時効が
著しい。したがってこの方法では、固溶Cを低減するた
めのバッチ式のポスト焼鈍工程を必須とする。その結果
、製造工程が長くなり、高効率の連続溶融亜鉛メッキラ
インの特徴を充分に活用し得ない。また、ポスト焼鈍後
は、固溶Cが減少し過ぎて、BH性も消失する。
また、一般にPを添加すると合金化反応が遅滞化され、
生産性が低下する問題を有することが知られている。
本発明は、以上に述べた現状における高強度溶融亜鉛メ
ッキ鋼板の製造方法の問題点を解決すべく考え出された
ものである。その特徴は、l)素材として安価なP添加
低炭素AIIギルド鋼を用いること、2)非時効化を達
成するために、セメンタイトの核生成・成長の速度論に
立脚したヒートサイクルの過時効処理を連続溶融亜鉛メ
ッキ鋼板製造ライン内で可能とすることである。
特開昭60−190525号記載の発明は、連続焼鈍に
よる35〜45kg f /−級のP添加高強度鋼板の
製造方法を提供するものである。その際、非時効に必須
となる過時効中の固溶Cの低減を、特にPを含有する鋼
板ではセメンタイトの析出がPによって阻害され易い観
点にたち、再結晶焼鈍後ある温度まで急冷し、続いてそ
の温度で保定し、結晶粒内に存在するMnS上にセメン
タイトを核生成させ、その後再加熱とそれに続く徐冷(
過時効処理)でセメンタイトを成長させることにより達
成している。しかし、これは高強度冷延鋼板の製造を目
的としたものであり、溶融亜鉛メッキ高強度冷延鋼板の
製造については検討されていない。
連続溶融亜鉛メッキラインにより溶融亜鉛メッキ高強度
冷延鋼板を製造する方法は、従来から提案されており、
例えば特公昭5G−14130号記載の発明は、P添加
Agキルド鋼を基本構成として、抗張力40kg f 
/ m7以上、全伸び30%以上、「値1.1以上、か
つメッキ密着性に優れた溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法
を提供するものである。しかしながら上記の特許には過
時効処理に関する記述がなされていない。自動車用鋼板
の場合、耐歪時効性を満足するために、亜鉛メッキ後の
過時効処理が不可欠であり、上記特許は、この点に問題
を有する。
特公昭62−4860号記載の発明は、Cを0.02〜
0.80%を含む鋼板に溶融亜鉛メッキを施した後、6
50〜850℃の温度に加熱することによって、再結晶
焼鈍を兼ねた合金化処理を行い、500℃以下まで急冷
し、引き続き、冷却終了温度より低く、200℃以上の
温度で過時効処理を行う。これによって、引張強さが3
5kg f / 1IIi以上でかつ加工性に優れ、耐
歪時効性を有する鋼板の製造方法を提供するものである
。しかしながら、本発明者らが詳細に検討した結果、上
記特許は以下の問題を有する。
1) 200〜500℃の温度範囲における過時効処理
では、300℃近傍における低温での長時間過時効処理
を除き、耐歪時効と言えるほど固溶C量(8ppm以下
)が減少しない、2〉過時効温度が370℃超となると
、過時効中に亜鉛がハースロールに付着し、これに起因
する表面傷が発生する。3)一方、プレス成形性が本特
許で狙うようなさらに優れたレベルの鋼板の場合には、
C量をさらに低減する必要がある。しかし、このような
低Cの領域においては、上記特許に記載されているよう
な過時効処理(過冷却と再加熱処理がない過時効)で非
時効化するためには、過時効時間が長くかかりすぎ現実
的でなくなり、とうてい耐歪時効特性を実現し得ない。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、従来技術のこのような欠点を克服しP添加低
炭素AIIキルド冷延鋼帯を素材にして、ライン内焼鈍
式連続溶融亜鉛メッキ設備によって、耐歪時効で焼付は
硬化性を有する加工性に優れた良好な表面性状をもつ溶
融亜鉛メッキ鋼板および合金化処理溶融亜鉛メッキ鋼板
を製造しようとするものである。
すなわち、本発明により、35〜45kg f / +
nIi級の強度を保ちつつ焼付硬化性として3 )cg
 f / m7以上を有し、耐歪時効性として、スキン
バス圧延後100℃×1時間の人工時効を施しても碕伏
点伸びが0.2%以下で、プレス成形性としては、降伏
点強度26kg f / II!以下、伸びEj7は、
35%以上、r値は1.2以上の特性を有する溶融亜鉛
メッキ高強度冷延鋼板の製造が可能となる。
また、従来の技術においては、高強度化のために添加す
るSlやPに起因するメッキ密着性の悪化を改善できな
かったが、本発明により粒内炭化物を密に析出せしめる
ことによって、メッキ密着性も向上する。
このような耐歪時効で高い焼付硬化能を有する加工性に
優れた高強度溶融亜鉛メッキ冷延鋼板および合金化処理
溶融亜鉛メッキ鋼板の製造を、ライン内焼鈍式溶融亜鉛
メッキ設備によって可能ならしめることを本発明の課題
とする。
(課題を解決するための手段) 本発明の要旨は、(1)重量%でC: 0.01−0.
04%、S I:0.5%以下、Mn : 0.03〜
0.40%、P:0.025〜0.13%、S :0.
020%以下、Al1:0.02〜0.1%、N : 
0.007%以下、残部はFeと不ロー避的成分からな
るP添加低炭素Ajlキルド冷延銅帯を再結晶温度以上
で加熱し、還元性雰囲気で表面を還元した後、600℃
以上の温度から、30℃/s以上の冷却速度で200〜
350℃の範囲の温度(T  )まで冷却し.TEEで
0〜BOs間保定した後、引き続き10℃/s以上で4
30〜500℃に昇温し亜鉛浴に浸漬した後、370℃
以下まで冷却し、その後250〜320℃の温度まで4
0s以上の過時効処理を行うことを特徴とするメッキ層
の合金化処理を伴わない連続溶融メッキラインによる亜
鉛メッキ高強度冷延鋼板の製造方法、及び(2)重量%
でC: 0.01〜0.04%、S i:0.5%以下
、Mn:0.03〜0.4096、P :0.025〜
o、ta%、S :0.020%以下、Al : 0.
02〜0.1%、N :0.007%以下、残部はFe
と不可避的成分からなるP添加低炭素A1キルド冷延鋼
帯を再結晶温度以上で加熱し、還元性雰囲気で表面を還
元した後、6oo℃以上の温度から、30℃/s以上の
冷却速度で200〜350℃の範囲の温度(TE)まで
冷却し.TE、で0〜60s間保定した後、引き続き1
0℃/s以上で430〜500℃に昇温し亜鉛俗に浸漬
した後、再び10℃/s以上で480〜600℃まで加
熱し、これらの温度で5〜60s間メッキ層の合金化処
理を行い直ちに、370℃以下まで冷却し、その後25
0〜320℃の温度まで40s以上の過時効処理を行う
ことを特徴とするメッキ層の合金化処理を伴う連続溶融
メッキラインによるメッキ冷延鋼板の製造方法である。
P添加Alキルド冷延鋼帯を素材とし、ライン内焼鈍式
連続溶融亜鉛メッキ設備のような、きわめてコンパクト
で合理的なラインを用いて、耐歪時効で、高焼付硬化性
を有し、優れたプレス成形性を有する溶融亜鉛メッキ鋼
板あるいは合金化処理溶融亜鉛メッキ鋼板を製造するた
めには、以下の基本的な考え方に従う必要がある。
すなわち、連続溶融亜鉛メッキラインで、BH性を付与
しつつ耐歪時効性を達成するためには、表面傷を防止す
ることを前提として、亜鉛メッキあるいは合金化処理を
しても、固溶CQを2〜8ppmという狭い範囲に制御
することが必要となる。
このためには、セメンタイトの結晶粒内での核生成・成
長の速度論に立脚した最適なヒートサイクルによっては
じめて達成が可能となる。また、これによって、粒内炭
化物の密度が増加し、メッキ密着性も向上する。
(作  用) 本発明について、さらに詳細に説明する。
本発明において化学成分を限定する理由は次の通りであ
る。
Cは重量%で0.01〜0,04%とする必要がある。
0.01%未満では、耐歪時効性に不利であるし、また
、充分な強度が得られない。一方、0.04%超となる
と、製品が硬質化し、「値も低下するため、良好な加工
性が得られない。
Slは、鋼板の強度を上昇させるが、メッキ密着性を損
なうので、その上限値を0.5%とする。
Mnは、0.03%未満ではSによる熱間脆性の危険性
がある。また、0.40%超では加工性を劣化させる。
さらに過時効処理中のセメンタイトの析出核となるMn
Sの数が0.40%Mnとなると着しく減少するため非
時効性にも不利となる。
Pは本発明においては非常に重要な元素である。
0.025%未満のP量では、強度を35kg f /
−に保つことが困難となる。一方、0.13%超となる
と、強度が45kg f /−を大きく上回り、かつ、
溶接性、二次加工性、表面処理性も劣化させる。
Sは、熱間脆性防止のため、0.02%を上限とする。
A[は、0.02%未満では、焼鈍時の粒成長性を阻害
するAgNを冷延前に充分に析出させ無害化することが
困難となる。また、0.10%超となると、AINは充
分に析出し粗大化するがコストアップを招く。
Nは、0.007%超では、AINの量が多くなり、焼
鈍時の粒成長が阻害され、深絞り性が劣化する。
次に製造条件の限定理由について述べる。
まず、鋼板を再結晶温度以上で加熱し、続いて銅帯を6
00℃以上の温度から、30℃/s以上の冷却速度で急
冷する。これらの条件は、続く熱処理でセメンタイトを
粒内に析出させるために必要なCの過飽和度を、充分確
保するために重要な役割を果たす。600℃未満の温度
から急冷したり冷却速度が30℃/s未満になると、C
の過飽和度が不充分となり、結晶粒内に析出するセメン
タイトの密度が低く耐時効性を満足し得ない。また、セ
メンタイトの密度が低いと優れたメッキ密着性も得られ
ない。
もちろん、急冷の手段は、その後の亜鉛メッキが良好と
なるように、活性化した表面を損なわないものでなけれ
ばならない。急冷終点温度(TE)の効果は、実施例1
で詳細に示すが.TEEが350℃超では、Cの過飽和
度を充分確保できず、耐歪時効性を満足させることがで
きず、かつ優れたメッキ密着性も得ることができない。
一方.TEEが200℃未満となると、耐歪時効性、メ
ッキ密着性は満足されるが、固溶C量が低下しすぎてB
I(性が不満足なものとなる。また、結晶粒内灰化物が
密となりすぎて硬質化する。さらに.TE、が200℃
未満となると、再加熱に必要なエネルギーコストも著し
く増加するので好ましくない。
T、での保定は、続く熱処理でセメンタイトを粒内に充
分析出させるために必要なセメンタイトの核生成を促す
効果があるが、60s超の長時間の保定では、連続溶融
亜鉛メッキラインの特徴である高生産性を損なうもので
あり、現実的でない。
したがって保定時間は、0〜60sとする。
保定後、鋼板は10℃/s以上の加熱温度で際加熱し、
温度域が430〜500℃の溶融亜鉛mに浸漬する。ま
た、必要に応じて引き続いて合金化処理を行う。この場
合には、メッキ後10℃/s以上の加熱速度で480〜
800℃まで加熱し、これらの温度で5〜Gos間保定
する。この際、10℃/s未満の加熱速度は、加熱中に
結晶粒内にセメンタイトを核生成させる観点では好まし
いが、徐加熱すぎて炉の設備が大きくなり、工業的には
成立し難い。
亜鉛浴温度が430℃未満では、亜鉛の融点に近いため
、操業が不安定となり、一方、500℃超ではメッキさ
れた亜鉛の密着性に問題が生じる。また、合金化処理条
件が、本発明条件より低温・短時間側にずれると合金化
が不充分となり、高温・長時間側にずれると合金化が進
行しすぎ、加工性やメッキ密着性を阻害するr相が鋼板
/亜鉛メッキ層界面に形成される。
このような亜鉛メッキおよび合金化に必要なヒートサイ
クル(再加熱と保定)は、冶金的には固溶Cの挙動にも
重要な役割を果たす。すなわち、冷却終点特恵に過飽和
に固溶するCを駆動力にして保定中ないしは再加熱中に
セメンタイトが粒内に核生成し、一部成長することがで
きる。
メッキ処理あるいは合金化処理を経た鋼板は直ちに37
0℃以下の温度(T8)まで急冷し、メッキ処理後はじ
めてハースロールに接し、曲げられ過時効処理に入る。
この温度が370℃超となると亜鉛層あるいは合金層が
未だ柔らかいため支持ロールに亜鉛が付着し、表面傷が
発生する。温度T から過時効の終点温度(TF :2
50〜320℃まで)までを40S以上かけて冷却する
。これは、この時点に残存する固溶Cの析出をはかるた
め、すなわちセメンタイト核を成長させ固溶Cff1を
8ppm以下まで低減するための処理である。Tpが2
50℃未満で過時効時間が充分長い場合には、固溶Cが
減少しすぎて、BH性が付与できなくなる。
また.TEpが320℃超になると、残存固溶Cが8 
ppmより多くなるので耐歪時効性でなくなる。
一方、過時効時間が40s未満では、本発明のような効
率的な過時効処理、すなわち、小規模な過冷却とメッキ
処理を兼ねる再加熱・傾斜過特効の技術をもってしても
、耐特効性が得られない。
ここで.TE からTPまての冷却は、必ずしも直線的
な傾斜冷却である必要はない。のぞましくは、K、 K
urlharaとに、 Nakaokaが’Metal
 lurgyOr’ Continuous−Anne
aled 5heet 5teel”  、  ed。
B、 L、 Bramf′ltt and P、 L、
 Mangonon; TMS−AIME 。
(1982)、 p、l17〜!32で公表している、
理論的に求まる最適冷却曲線に沿って冷却することが好
ましい。
(実施例1) 第1表に示す本発明の代表的な化学成分を有する鋼を転
炉にて出鋼し、連続鋳造にてスラブとした後、1070
℃に加熱し、仕上げ温度が905℃、板厚が4.0關と
なる熱延を行い、続いてランアウトテーブル上で平均冷
却速度が20℃/sの冷却を行い、その後730℃で巻
き取った。酸洗後0.8+om厚まで冷延を行い、続い
て実験室的に第1図a)、 b)に示すライン内焼鈍式
の連続溶融亜鉛メッキ処理および合金化処理溶融亜鉛メ
ッキ処理を実施した。
その後、1%の調質圧延を加えて、試験に供した。
引張試験は、JI822201.5号試験片を用い、同
Z2241記載の方法にしたがって行った。
本実施例においては、第1図に示したヒートサイクルの
うち、冷却速度(β1)と冷却終点温度(T、)が、耐
歪時効特性とBH性におよぼす影響について示す。
ここで、再加熱速度αおよびα1.α2は50”C/ 
s 、メッキ処理後の冷却速度(β2)は50”C/s
、終点温度(Ts)は350℃である。
耐歪時効特性に関しては、調質圧延材に100℃×60
分の人工促進時効を施してからYP−E、17(降伏点
伸び)を測定することによりJ・ト価した。
そして、YP−Elが0.2%以ドであれば、耐歪時効
特性が冷延鋼板と同様に確保されることを溶融亜鉛メッ
キ鋼板および合金化処理溶融亜鉛メッキ鋼板においても
確認している。
一方、BH性は、2%の引張予歪後、170℃×20分
塗装焼付相当の熱処理を加えて再び引張試験を行い、熱
処理後の降伏点強度から熱処理前の変形応力を引いた値
で評価した。
試験結果を第2図a)、 b)、第3図a)、 b)に
示す。
第2図から明らかなように、過時効時間(第1図の10
^)を工業的に問題の生じない120sに限定すると、
終点温度が250℃の場合には、合金化処理の有無に依
存せず、耐歪時効特性(YPEI50.2%)、BH性
(BH≧3kgf/a+J)を達成するためには、β1
が30℃/s以上の急冷を必要とする。
次に.TEEの影響を第3図に示す。
これはβ1がlOO℃/sの場合である。第3図a)、
 b)から明らかなように、合金化処理の有無にかかわ
らず、YP−Ep≦0.2%で、かっBH≧3kgf/
−を満足するためには.TEEは20(1’c以上かつ
350以下とする必要がある。Tpが200’C未満と
なると、BH量が不足するのみならず、結品拉内の炭化
物数が多くなりすぎ降伏強度も26kg f / a+
J以上となり硬質化する。さらに、急冷・再加熱のエネ
ルギーコストの上昇を招く。一方、TEが350℃超と
なると非時効でなくなる。
(実施例2) 第2表に示す化学組成の熱間圧延・冷間圧延の履歴を有
する実機冷延鋼帯に、実験室的に第1図に示すライン内
焼鈍式の連続溶融亜鉛メッキおよび合金化処理溶融亜鉛
メッキ処理を施し、その後、1.0%の調質圧延に供し
た。
本実施例においては、l)溶融亜鉛メッキ処理あるいは
さらに合金化処理した後に、最初にハースロールに接す
る鋼板の温度(Ts)が製品表面の性状におよぼす影響
と2〉上記温度と過時効++5間(toA)が耐歪時効
性・焼付硬化性におよほす影響について示す。
すなわち、第1図に示すヒートサイクルにおいて、冷却
速度β1は100℃/ s s急冷終点温度TEは25
0℃、その温度での保定は108%再加熱温度αおよび
αl、α2は50℃/sであり、本実施例では.TE8
とt。Aを変化させた。また、製品表面の性状は、目視
で表面傷の検査を注意深く行い、ロールに付着した亜鉛
に起因する表面傷がない状態を合格(○)、ある状態を
不合格(×)とした。耐歪時効性・焼付硬化性の評価方
法は実施例1に記述した通りである。
結果を第3表に示す。
No、8に比較のために、従来法で処理した鋼板(第1
図の破線のヒートサイクル)の特性値を示す。N11L
5〜胤7は、toAの影響を調査したものであり、40
秒以上の過時効処理で、BH性と耐歪時効性を満足でき
る。
(発明の効果) 本発明によれば、製鋼工程に負担をかけず、非時効で焼
付硬化能を有するプレス成形性に優れた良好な表面性状
を有する溶融亜鉛メッキ鋼板および合金化処理溶融亜鉛
メッキ鋼板がライン内焼鈍式の連続溶融亜鉛メッキライ
ンによって製造することが可能となる。
その結果、連続溶融亜鉛メッキラインの長所、すなわち
材質の均一性、高生産性、省力エネルギー、短納期など
を享受でき、その経済的効果はきわめて大きい。
また、本発明は、溶融亜鉛メッキのみ成らず溶融Apメ
ッキなどの表面処理鋼板を製造するプロセスにも効果が
発揮されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、標準的ヒートサイクルを示す図表である。a
)は合金化処理を施さない場合、b)は施す場合である
。第2図a)、 b)は、合金化処理を施さない場合、
施す場合における製品のBH,YP−Ell  (降伏
点伸び)と冷却速度(β1)との関係を示す図表である
。第3図は、第1図の急冷終点温度(T  )がBH,
YP−Elにおよぼす影響を示す図表である。それぞれ
の図において、a)は合金化処理を施さない場合、b)
は施す場合である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.重量%で C:0.01〜0.04%、 Si:0.5%以下、 Mn:0.03〜0.40%、 P:0.025〜0.13%、 S:0.020%以下、 Al:0.02〜0.1%、 N:0.007%以下、 残部はFeと不可避的成分からなるP添加低炭素Alキ
    ルド冷延鋼帯を再結晶温度以上で加熱し、還元性雰囲気
    で表面を還元した後、600℃以上の温度から、30℃
    /s以上の冷却速度で200〜350℃の範囲の温度(
    T_E)まで冷却し、T_Eで0〜60s間保定した後
    、引き続き10℃/s以上で430〜500℃に昇温し
    亜鉛浴に浸漬した後、370℃以下まで冷却し、その後
    250〜320℃の温度まで40s以上の過時効処理を
    行うことを特徴とするメッキ層の合金化処理を伴わない
    連続溶融メッキラインによる亜鉛メッキ高強度冷延鋼板
    の製造方法。
  2. 2.T_Eで0〜60s間保定した後、引き続き10℃
    /s以上で430〜500℃に昇温し亜鉛浴に浸漬した
    後、再び10℃/s以上で480〜600℃まで加熱し
    、これらの温度で5〜60s間メッキ層の合金化処理を
    行い、直ちに370℃以下まで冷却し、その後250〜
    320℃の温度まで40s以上の過時効処理を行うこと
    を特徴とする請求項1記載の連続溶融メッキラインによ
    る亜鉛メッキ高強度冷延鋼板の製造方法。
JP3817490A 1989-06-21 1990-02-21 連続溶融メッキラインによる亜鉛メッキ高強度冷延鋼板の製造方法 Pending JPH03243750A (ja)

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