JPH10324953A - パネル表面形状と耐デント性に優れた冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及びそれらの製造方法 - Google Patents
パネル表面形状と耐デント性に優れた冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及びそれらの製造方法Info
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- JPH10324953A JPH10324953A JP7554298A JP7554298A JPH10324953A JP H10324953 A JPH10324953 A JP H10324953A JP 7554298 A JP7554298 A JP 7554298A JP 7554298 A JP7554298 A JP 7554298A JP H10324953 A JPH10324953 A JP H10324953A
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Abstract
性状、耐常温時効性、パネル耐デント性を兼備した冷延
鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及びそれらの製造方法を提供
する。 【解決手段】重量% で、C:0.004 0.015%, Si:0.01 0.2%,
Mn:0.1 1.5%, P:0.01 0.07%, S:0.005 0.015%, sol.A
l:0.01 0.08%, N 0.005%,さらに、 Nb:0.02 0.12%、Ti:
0.03 0.1% の一種以上を、C,Nb,Ti で規定される鋼中固
溶C 量の指標式を満たす範囲で含有し、残部が実質的に
Fe及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、かつ下記
(1) 式を満足する。 exp(ε) (5.29 exp(ε)-4.19) σ/σ0.2 exp(ε) (5.64
exp(ε)-4.49)…(1) (0.002<ε 0.096,εは真ひずみ、σ0.2は0.2%耐力、
σはεに対する真応力。)
Description
どに要求されるパネル表面形状と耐デント性に優れた冷
延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及びそれらの製造方法に関
する。
パネル成形後の形状性および耐デント性(局部的な凹み
に対する抵抗)が要求される。プレス成形性は、鋼板の
素材降伏強度、伸び、n値(加工硬化指数)などの指標
で評価される。また、パネル形状性ならびに耐デント性
は素材降伏強度、加工および塗装焼き付け処理後の降伏
強度でしばしば評価される。鋼板の降伏強度が低くなる
と、プレス成形性が良好となる反面、パネル成形後の耐
デント性には不利である。しかし、逆に降伏強度が高く
なると、耐デント性には有利であるが、しわ、われ等の
プレス成形上の問題が生じる。したがって、自動車外板
用鋼板としては、プレス成形時には低降伏点を有し、パ
ネル成形、焼き付け塗装後には高い降伏強度を有する鋼
板が切望されてきた。このような降伏強度の観点におい
て、二律相反する要求を満足する冷延鋼板として、鋼中
炭素(C)のひずみ時効現象を利用した塗装焼き付け硬
化型冷延鋼板(Bake−Hardenable St
eel,以降BH鋼板と称す)が開発された。
て、Cが50ppm程度の極低炭素鋼をベースにNb、
Ti等の炭窒化物形成元素をC当量比で1以下添加した
冷延鋼板の製造方法が知られている。例えば特公昭60
−46166号公報にはNbまたはTi添加の極低炭素
鋼を900℃近い高温で焼鈍する技術が開示されてい
る。
は700〜850℃付近の温度域で焼鈍することによっ
てNb添加極低炭素系BH鋼板を製造する技術が開示さ
れている。
60−46166号公報の技術はBH性とr値を高める
点では好ましいが、高温焼鈍であるため、フェライト粒
の粗大化に起因した表面肌荒れが懸念されるばかりか、
鋼板自体軟質化しているため、高いBH性が得られたと
しても、プレス成形および塗装焼き付け処理後の降伏強
度は決して高いとは言い難い。一方、特開昭61−27
6928号公報の技術は前者よりも比較的焼鈍温度が低
いため、表面性状、素材降伏強度の確保の点では好まし
いが、r値、BH性の向上には限界がある。また、この
ような従来技術はいずれも耐デント性の向上を目的とし
て鋼板の高BH化に主眼を置いた技術であるため、耐常
温時効性の劣化(常温保管時の降伏点伸びの発現に起因
したプレス成形時のストレッチャーストレインの発生)
が懸念される。このため、実用上の観点からBH量は6
0MPa以下に抑えられているのが実情である。
では、自動車外板用鋼板に要求される良好な表面性状、
耐常温時効性、パネル耐デント性を充分に満足したもの
とは言い難い。
られる優れた鋼板表面性状、耐常温時効性、パネル耐デ
ント性を兼備した冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及びそ
れらの製造方法を提供することにある。
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 (1)本発明の冷延鋼板は、重量%で、C:0.004
〜0.015%と、Si:0.01〜0.2%と、M
n:0.1〜1.5%と、P:0.01〜0.07%
と、S:0.005〜0.015%と、sol.Al:
0.01〜0.08%と、N≦0.005%と、さら
に、Nb:0.02〜0.12%、Ti:0.03〜
0.1%のうち一種以上とを、下記(1)式を満たす範
囲で含有し、残部が実質的にFe及び不可避的不純物か
らなる鋼組成を有し、かつ下記(2)式を満足すること
を特徴とするパネル表面形状と耐デント性に優れた冷延
鋼板である。
32)S%、Ti* ≦0の時、Ti* =0とする。 exp(ε)×(5.29×exp(ε)−4.19)≦σ/σ0.2 ≦exp (ε)×(5.64×exp(ε)−4.49) …(2) 但し、0.002<ε≦0.096、εは真ひずみ、σ
0.2 は0.2%耐力、σはεに対する真応力。 (2)本発明の冷延鋼板は、重量%で、さらに、B:
0.0001〜0.002%を含有していることを特徴
とする、上記(1)に記載のパネル表面形状と耐デント
性に優れた冷延鋼板である。
記(1)または(2)に記載の冷延鋼板に溶融亜鉛めっ
きを施してなる、パネル表面形状と耐デント性に優れた
溶融亜鉛めっき鋼板である。
たは(2)に記載の冷延鋼板を製造する方法において、
鋼を溶製、連続鋳造した後、(Ar3 −100)℃以上
で仕上圧延を行い、500〜700℃で巻取る工程と、
巻き取られた熱延鋼帯に対し、冷間圧延、連続焼鈍を施
す工程と、を備えたことを特徴とするパネル表面形状と
耐デント性に優れた冷延鋼板の製造方法である。
記載の溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法において、鋼
を溶製、連続鋳造した後、(Ar3 −100)℃以上で
仕上圧延を行い、500〜700℃で巻取る工程と、巻
き取られた熱延鋼帯に対し、冷間圧延、連続溶融亜鉛め
っきを施す工程と、を備えたことを特徴とするパネル表
面形状と耐デント性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造
方法である。
求められる優れた鋼板表面性状、耐常温時効性、パネル
耐デント性を兼備した冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及
びそれらの製造方法を得るために、鋭意研究を重ねた。
車外板パネルに要求される耐デント性を向上させる従来
技術とは違って、パネル成形時の低ひずみ域での加工硬
化挙動に重点を置いた材料設計によってパネル耐デント
性の向上が可能であること、さらに、敢えてBH性を抑
制することで鋼板に良好な表面性状と耐常温時効性を付
与できるという知見が得られた。このような特性を有す
る鋼板は、パネル成形時の低ひずみ域での加工硬化挙動
に影響する炭化物を形成するC,Nb,Tiの添加量及
び鋼板の熱間圧延条件(仕上温度、巻取温度)を一定範
囲内に制御して、鋼の真ひずみεが0.002超え0.
096以下の範囲における流動応力σと0.2%耐力σ
0.2 との比(σ/σ0.2 )を一定範囲内に制御すること
により得られることが判った。
b,Ti量、引張試験における流動応力と0.2%耐力
との比、及び鋼の熱間圧延条件を一定範囲内に制御する
ようにして、パネル表面形状と耐デント性に優れた冷延
鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板及びそれらの製造方法を見出
し、本発明を完成させた。
特性、及び製造条件を下記範囲に限定することにより、
自動車外板用鋼板に求められる優れた鋼板表面性状、耐
常温時効性、パネル耐デント性を兼備した冷延鋼板、溶
融亜鉛めっき鋼板を安定して得ることができる。
理由、引張特性の限定理由及び製造条件の限定理由につ
いて説明する。 (1)成分組成範囲 C:0.004〜0.015% NbまたはTiと形成される炭化物はパネル成形時の低
ひずみ域での加工硬化に影響をおよぼし、耐デント性の
向上に寄与する。該効果はCが0.004%未満では得
られない。また、0.015%を超えると、パネル耐デ
ント性は向上するものの、パネル形状の悪化を引き起こ
す。このため、C量は0.004〜0.015%の範囲
である。
未満では固溶強化能は得られない。また、0.2%超で
は鋼板の表面性状の悪化をまねくばかりか、溶融めっき
処理後にすじむら状の表面欠陥が発生する。このため、
Si量は0.01〜0.2%の範囲である。
である。また、鋼の強化に有効であるため、添加を要す
る。0.1%未満では、熱間脆性を引き起こす。また、
1.5%を超える添加は、素材鋼板の硬質化およびパネ
ル形状性の劣化をもたらす。このため、Mn量の下限は
0.1%、上限は1.5%である。 P:0.01〜0.07% Pは鋼の固溶強化能に最も優れた元素であり、0.01
%以上の含有量を必要とする。0.01%未満では、強
化能が小さく、また、0.07%を超える含有量は延性
の劣化を引き起こすばかりか、連続溶融亜鉛めっき処理
過程での合金化処理時にめっき不良をもたらす。このた
め、P含有量は0.01〜0.07%の範囲である。
ため、0.015%が上限である。また、0.005%
未満とすることは、溶銑の脱硫処理、溶鋼の脱ガス処理
のコストデメリットを招く。このため、S含有量は0.
005〜0.015%の範囲である。
は脱酸に不十分であり、また、0.08%を超えると、
表面性状の劣化を引き起こす。このため、上限および下
限は各々0.08%、0.01%である。
05%を超えると、耐常温時効性が劣化するため、0.
005%以下である。
は、パネル成形時の加工硬化挙動に影響を与え、パネル
耐デント性の向上に寄与する。0.02%未満の添加で
は、該効果は得られない。また、0.12%を超える
と、耐デント性は向上する反面、スプリングバック、面
ひずみ等のパネル形状性の劣化が生じる。このため、N
b添加量は0.02〜0.12%の範囲である。 Ti:0.03〜0.1% TiはNbと同様、微細炭化物を形成する。この炭化物
は成形パネルの耐デント性の向上に大きく寄与する。し
かし、0.03%未満の添加では該効果は小さく、ま
た、0.1%を超える添加はパネル形状性の劣化をもた
らすとともに、溶融亜鉛めっき性の悪化を引き起こす。
このため、Ti添加量の上限と下限は各々0.1%、
0.03%である。
%−(12/48)Ti* ≦0.001(但し、Ti*
=Ti%−(48/14)N%−(48/32)S%、
Ti* ≦0の時、Ti* =0とする。) C、Nb、Tiで規定されるC%−(12/93)Nb
%−(12/48)Ti* (ここでTi* =Ti%−
(48/14)N%−(48/32)S%、Ti* ≦0
の時、Ti* =0とする)の上限と下限が各々0.00
1%、−0.001%であるのは、0.001%を超え
ると耐常温時効性が劣化するためであり、−0.001
%未満では固溶Nbまたは固溶Ti量が増加し、鋼板の
表面性状、素材の高降伏点化に起因したパネル形状性の
劣化が生じるためである。
デント性向上の目的に応じてBを以下の範囲で含有して
もよい。 B:0.0001〜0.002% Bを添加すると、結晶粒界が強化され、また、フェライ
トが細粒化される。前者は、耐2次加工脆性の向上、後
者は素材降伏強度の絶対値確保にともなった耐デント性
の向上をもたらす。しかしながら、0.0001%未満
の添加では両効果は得られない。また、0.002%を
超えると、高降伏点化にともなったパネル形状性の悪化
を引き起こす。このため、B添加量は0.0001〜
0.002%の範囲である。
≦σ/σ0.2 ≦exp(ε)×(5.64×exp
(ε)−4.49) (但し、0.002<ε≦0.096、εは真ひずみ、
σ0.2 は0.2%耐力、σはεに対する真応力。) 上記(1)の成分組成範囲と残部が実質的にFe及び不
可避的不純物とからなる鋼組成を有する本発明鋼では、
真ひずみεが0.002〜0.096(ただし0.00
2は含まない)の範囲における、引張試験で得られる流
動応力σと0.2%耐力σ0.2 との比(σ/σ0.2 )は
exp(ε)×(5.29×exp(ε)−4.19)
〜exp(ε)×(5.64×exp(ε)−4.4
9)の範囲である。
〜図4に示すように、耐デント荷重2%P0.1、4%
0.1、8%P0.1(各々2,4,8%のひずみを与
え、図1に示すモデルパネルに成形、170℃で20分
の熱処理を施したのち、0.1mmの残留へこみを与え
る荷重を測定)が160〜210Nと高くなる反面、ス
プリングバックδ(成形ひずみが2%のパネルについて
測定)が7〜11%と大きくなるため、パネル成形時の
形状は好ましくない。また、上限値を超えると、スプリ
ングバックは1〜5%と小さいが、耐デント荷重が14
0〜165Nと低くなり、耐デント性の向上が望めない
からである。
張特性に調整することにより、自動車外板用鋼板に求め
られる優れた鋼板表面性状、耐常温時効性、パネル耐デ
ント性を兼備した冷延鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板を得
ることが可能となる。
により製造することができる。 (3)鋼板製造工程 まず上記(1)の成分の鋼を溶製する。溶製方法は転炉
法が一般的であるが、電気炉法でも差し支えない。溶鋼
を連続鋳造した後、該スラブを鋳造後直ちに、または、
冷却したスラブを1050℃以上に加熱した後、熱間圧
延に供する。熱間圧延は仕上温度を(Ar3 −100)
℃以上とし、巻取温度を500〜700℃の条件とす
る。これは、図5に示すように、仕上げ温度が(Ar3
−100)℃未満では、2%P0.1(2%のひずみを
付与したモデルについて測定)が140〜155Nと低
く、パネル耐デント性の向上が得られない。また、巻取
温度が500℃未満または700℃超では156〜17
5NとP0.1は高いがWca(ろ波中心線平均うね
り、測定長さ:25mm、同パネルの頂点付近の任意1
0箇所を測定し、平均値を取った)は0.2超〜0.6
μmと大きく、パネル形状性は劣っているためである。
続焼鈍または連続焼鈍後、溶融亜鉛めっき処理を施す。
鋼板の深絞り性を確保するため、冷間圧延率は70%以
上が好ましい。また、焼鈍は930℃以下でフェライト
単相の再結晶温度域が望ましい。また、溶融亜鉛めっき
処理のみに限らず、連続焼鈍で得られた鋼板にりん酸亜
鉛処理、電気亜鉛めっきなどの表面処理を施しても、得
られた鋼板に何ら特性上の問題は生じない。以下に本発
明の実施例を挙げ、本発明の効果を立証する。
発明鋼、No.16〜29:比較鋼)を実験室にて溶製
し、板厚60mmの連続鋳造スラブとした。該スラブを
板厚30mmまで分塊圧延したのち、1100℃で1h
r大気中で加熱し、熱間圧延に供した。粗圧延後、89
0℃で仕上圧延を終了し、600℃で巻取シミュレーシ
ョンを施し、板厚3mmの熱延板を作製した。つづい
て、熱延板を酸洗し、板厚0.75mmまで冷間圧延を
行ない、850℃で90秒の連続焼鈍または850℃で
90秒の焼鈍後、460℃で亜鉛めっき処理を施し、合
金化処理を500℃で行った。該焼鈍板または溶融めっ
き鋼板に1.0%の調質圧延を施し、実験用サンプルを
作製した。本サンプルを用いて、引張試験(JIS5号
試験片、JIS Z 2241に準拠)、2%BH量
(JIS G 3135に準拠)およびΔYPel(調
質圧延後、25℃で6ケ月間保管したサンプルの降伏点
伸びの回復量)の測定を行なった。また、図1に示すモ
デルパネル(成形ひずみ:2,4,8%の3水準で成
形)に成形し、該パネルに170℃、20分の熱処理を
施したのち、パネル耐デント性および形状性を調査し
た。耐デント性は、0.1mmの残留へこみを与える荷
重P0.1(以降、2,4,8%成形ひずみのパネルに
対して、各々2%P0.1、4%P0.1、8%P0.
1と称す)で評価した。また、パネル形状性はスプリグ
バック量δ(2%ひずみを与えた成形パネルとプレス型
の曲率半径R′,Rを用いて、(R′/R−1)×10
0で定義し、δ≦6%の場合に○、δ=7〜10%の場
合に△、δ>10%の場合に×とする)とろ波中心線平
均うねりWca(JIS B 0610に準拠。同モデ
ルパネルの頂点付近において任意10箇所につき、一箇
所あたり25mm長さのWcaを測定し、10点の平均
データを取り、Wca≦0.2μmの場合に○、Wca
=0.2超〜0.4μmの場合に△、Wca=0.4超
〜0.6の場合に×とする)で評価した。
鋼No.1〜15は本発明成分範囲であり、2%BH量
は0〜26MPa未満であり、ΔYPelはいずれも0
%である。2%P0.1、4%P0.1、8%P0.1
はC量が0.0025%で、2%BH量が36〜38M
Paの比較鋼No.16と比較すると、150〜180
N、160〜192N、175〜208Nと高く、パネ
ル耐デント性は良好である。また、δ≦6%(評価
○)、Wca<0.2μm(評価○)であることから、
パネル形状性は好ましい。さらに、ΔYPelについて
は、図6に調質圧延後、25℃で18ケ月間まで保管し
たサンプル(本発明鋼No.6と比較鋼No.18)の
降伏点伸びの回復量を測定した結果を示す。保管時間1
8ケ月においても本発明鋼No.6はΔYPel=0.
2%未満と優れた耐常温時効性を示す一方、比較鋼N
o.18はΔYPel=2.2%と耐常温時効性が大き
く劣化していることがわかる。
外であり、2%P0.1、4%P0.1、8%P0.1
は140〜195N、151〜202N、160〜21
3Nと高く、パネル耐デント性は良好である。しかし、
比較鋼No.16、18、19、23、24、29は2
%BHが33〜45MPaであり、ΔYPel≧0.2
%、Wca>0.2μmである。このため、耐常温時効
性およびパネル形状性は本発明例に比べて劣化してい
る。また、比較鋼No.17、20〜22、25〜28
はΔYPel=0%であるため、耐常温時効性は良好で
ある。しかし、δ≧7%と高いため、パネル形状性は悪
い。
とNo.14の成分を有する鋼を実験室にて溶解、鋳造
し、50mmのスラブを作製した。該スラブを20mm
厚まで分塊圧延した後、大気中で1200℃、1時間加
熱し、引き続き板厚2.8mmまで熱間圧延(仕上温
度:750〜930℃)を施し、巻取処理(440〜7
50℃)を行なった。この熱延板を酸洗したのち、板厚
0.75mmまで冷間圧延を行ない、つづいて連続焼鈍
(800℃で90秒均熱)後、調質圧延(1.4%)を
施した。このようにして作製した薄鋼板を図1に示すモ
デルパネル(2%,4%,8%の相当ひずみを付与)に
成形し、塗布焼き付け相当の熱処理(170℃、20
分)を施した。該パネルの耐デント性(2%,4%,8
%の3水準のパネル)および形状性(2%ひずみのパネ
ルのみ)を評価した結果を表3に示す(本発明例:N
o.4〜7,9〜12,15〜18,20,21,27
〜29,32〜34,36〜39、比較例:No.1〜
3,8,13,14,19,22〜26,30,31,
35,40)。比較例No.1〜3、No.23〜26
は、仕上温度が本発明範囲外の(Ar3 −100)℃未
満であるため、2%〜8%P0.1は140〜158
N、140〜165N、Wcaが0.38〜0.43μ
m、0.37〜0.59μmであり、良好なパネル耐デ
ント性および形状性は得られない。比較例No.8,1
4,31,35は、巻取温度が本発明範囲外の500℃
未満であるため、2〜8%P0.1がいずれも160〜
189Nの範囲内にあり、耐デント性は良好であるが、
Wcaが0.23〜0.45μm、δ=7〜8%であ
り、パネル形状性は劣っている。
0,40は、巻取温度が本発明範囲外の700℃超であ
るため、2〜8%P0.1がいずれも145〜166N
の範囲内にあり、耐デント性は好ましくない。また、W
caが0.33〜0.42μmであり、パネル形状性は
悪い。
15〜18,20,21,27〜29,32〜34,3
6〜39は仕上温度及び巻取温度が本発明範囲内である
ため、2〜8%P0.1がいずれも153〜188Nの
範囲内であり、パネル耐デント性は良好である。また、
本発明例はいずれもδ≦5%、Wca<0.2μmであ
り、形状性は好ましい。
引張特性及び製造条件を特定することにより、自動車外
板用鋼板に求められるパネル耐デント性、表面形状性お
よび耐常温時効性を満足した冷延鋼板ならびに溶融亜鉛
めっき鋼板を安定して製造することが可能である。従っ
て、本発明の鉄鋼産業および自動車産業における利用価
値は大きい。
性を評価するための実験の説明図。
%ひずみを与えたパネルの耐デント荷重)とδ(2%パ
ネルのスプリングバック量)におよぼすσ/σ0.2 、e
xp(ε)と成分の影響を示す図。
%ひずみを与えたパネルの耐デント荷重)とδ(2%パ
ネルのスプリングバック量)におよぼすσ/σ0.2 、e
xp(ε)と成分の影響を示す図。
%ひずみを与えたパネルの耐デント荷重)とδ(2%パ
ネルのスプリングバック量)におよぼすσ/σ0.2 、e
xp(ε)と成分の影響を示す図。
ルのP0.1、δ、Wca(ろ波中心線平均うねり)に
対する仕上温度と巻取温度の影響を示す図。
後、25℃で保管した場合のYPelの回復量)におよ
ぼす保管時間の影響を示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.004〜0.015
%と、Si:0.01〜0.2%と、Mn:0.1〜
1.5%と、P:0.01〜0.07%と、S:0.0
05〜0.015%と、sol.Al:0.01〜0.
08%と、N≦0.005%と、さらに、Nb:0.0
2〜0.12%、Ti:0.03〜0.1%のうち一種
以上とを、下記(1)式を満たす範囲で含有し、残部が
実質的にFe及び不可避的不純物からなる鋼組成を有
し、かつ下記(2)式を満足することを特徴とするパネ
ル表面形状と耐デント性に優れた冷延鋼板。 −0.001≦C%−(12/93)Nb%−(12/48)Ti* ≦0.0 01 …(1) 但し、Ti* =Ti%−(48/14)N%−(48/
32)S%、Ti* ≦0の時、Ti* =0とする。 exp(ε)×(5.29×exp(ε)−4.19)≦σ/σ0.2 ≦exp (ε)×(5.64×exp(ε)−4.49) …(2) 但し、0.002<ε≦0.096、εは真ひずみ、σ
0.2 は0.2%耐力、σはεに対する真応力。 - 【請求項2】 重量%で、さらに、B:0.0001〜
0.002%を含有していることを特徴とする、請求項
1に記載のパネル表面形状と耐デント性に優れた冷延鋼
板。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の冷延鋼板に溶
融亜鉛めっきを施してなる、パネル表面形状と耐デント
性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項4】 請求項1または2に記載の冷延鋼板を製
造する方法において、 鋼を溶製、連続鋳造した後、(Ar3 −100)℃以上
で仕上圧延を行い、500〜700℃で巻取る工程と、 巻き取られた熱延鋼帯に対し、冷間圧延、連続焼鈍を施
す工程と、 を備えたことを特徴とするパネル表面形状と耐デント性
に優れた冷延鋼板の製造方法。 - 【請求項5】 請求項3に記載の溶融亜鉛めっき鋼板を
製造する方法において、 鋼を溶製、連続鋳造した後、(Ar3 −100)℃以上
で仕上圧延を行い、500〜700℃で巻取る工程と、 巻き取られた熱延鋼帯に対し、冷間圧延、連続溶融亜鉛
めっきを施す工程と、 を備えたことを特徴とするパネル表面形状と耐デント性
に優れた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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