JPS59166630A - 鋼帯のロ−ル冷却方法 - Google Patents
鋼帯のロ−ル冷却方法Info
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- JPS59166630A JPS59166630A JP3912583A JP3912583A JPS59166630A JP S59166630 A JPS59166630 A JP S59166630A JP 3912583 A JP3912583 A JP 3912583A JP 3912583 A JP3912583 A JP 3912583A JP S59166630 A JPS59166630 A JP S59166630A
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- JP
- Japan
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- cooling
- steel strip
- roll
- rolls
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- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
- C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内部を冷却した複数のロールにより鋼帯を冷却
するにあたり鋼帯の冷却速度を制御する方法に関するも
のである。
するにあたり鋼帯の冷却速度を制御する方法に関するも
のである。
連続焼鈍炉等における高温の鋼帯の冷却方法として各種
方式が用いられているが、そのひとつにロール冷却法が
ある。この方法は設備費やエネルギー消費量が小である
とともに鋼帯の表面性状が良好に保たれるという特徴が
ある。ところで、鋼板の連続焼鈍炉等に於いては、冷却
速度が製品の材質に大きな影響を及ぼすため設備費やエ
ネルギー消費量以外に鋼帯の冷却速度も重要な管理項目
のひとつである。例えば、絞り用冷延鋼板の場合には一
次冷却終了温度と過時効温度をほぼ一致させるようなヒ
ートパターンの場合、耐時効性や伸び等の点から60℃
/sec程度の冷却速度が望ましい。現状のロール冷却
法においては、冷却終了温度は接触弧長を変化させるこ
とにより正確な制御が可能であるが、冷却速度をコント
ロールできないという欠点がある。以下、この点につい
て詳しく説明する。
方式が用いられているが、そのひとつにロール冷却法が
ある。この方法は設備費やエネルギー消費量が小である
とともに鋼帯の表面性状が良好に保たれるという特徴が
ある。ところで、鋼板の連続焼鈍炉等に於いては、冷却
速度が製品の材質に大きな影響を及ぼすため設備費やエ
ネルギー消費量以外に鋼帯の冷却速度も重要な管理項目
のひとつである。例えば、絞り用冷延鋼板の場合には一
次冷却終了温度と過時効温度をほぼ一致させるようなヒ
ートパターンの場合、耐時効性や伸び等の点から60℃
/sec程度の冷却速度が望ましい。現状のロール冷却
法においては、冷却終了温度は接触弧長を変化させるこ
とにより正確な制御が可能であるが、冷却速度をコント
ロールできないという欠点がある。以下、この点につい
て詳しく説明する。
ロール冷却法における鋼帯からロールへの熱の移すノは
固体から固体への熱伝達であるが、鋼帯の張力により発
生ずる接触面圧が非電に小さいため、ミクロに見た場合
には表面の細かい凹凸のご(一部で接しているにすぎず
、真に接している面積と見かけ上の接触面祐との比が非
常に小さいため通常の固体内部での熱伝導に比べて熱抵
抗が非常に大きくさらにその値を予測することが困難で
ある。
固体から固体への熱伝達であるが、鋼帯の張力により発
生ずる接触面圧が非電に小さいため、ミクロに見た場合
には表面の細かい凹凸のご(一部で接しているにすぎず
、真に接している面積と見かけ上の接触面祐との比が非
常に小さいため通常の固体内部での熱伝導に比べて熱抵
抗が非常に大きくさらにその値を予測することが困難で
ある。
ただし、熱流束q (kcal/m11 )は両者の温
度差にほぼ比例するので、固体・流体間の熱伝達の場合
と同様に熱伝達係数α(kcal/ ff1h ’c
)を定義することができる。すなわち次式が成り立つ。
度差にほぼ比例するので、固体・流体間の熱伝達の場合
と同様に熱伝達係数α(kcal/ ff1h ’c
)を定義することができる。すなわち次式が成り立つ。
q−α(T 5− TR) (kcal/ rrlh
) (1]ここでTs:鋼帯温度(°C) T1:ロール表面温度(C) ロール冷却においては各種条件を変えてもαはあまり変
化しないことが実験的に確かめられているので、ここで
はαを定数と考える。鋼板のロール冷却の場合、αは2
000kca l / m h ’C程度の値である。
) (1]ここでTs:鋼帯温度(°C) T1:ロール表面温度(C) ロール冷却においては各種条件を変えてもαはあまり変
化しないことが実験的に確かめられているので、ここで
はαを定数と考える。鋼板のロール冷却の場合、αは2
000kca l / m h ’C程度の値である。
ただしロール表面あらさを極端に大きくすればαの値は
ある程度小さくなるが、鋼帯のキズ発生等の問題がある
ので実施困難である。また、連続ラインの操業中にロー
ル表面あらさを変更することは困難であり、このような
点からも、従来技術では熱伝達係数αは操業中に変更で
きない定数とみなすことができる。
ある程度小さくなるが、鋼帯のキズ発生等の問題がある
ので実施困難である。また、連続ラインの操業中にロー
ル表面あらさを変更することは困難であり、このような
点からも、従来技術では熱伝達係数αは操業中に変更で
きない定数とみなすことができる。
次に、ロールと接触中の鋼帯の冷却速度をf<°c/5
ee)とすると次式が成り立つ。
ee)とすると次式が成り立つ。
q= 3eoo3t rC(kcal/r+?h )
(2]ここでt:板厚(m) と:鋼帯の比重量(kg/m) Coil帯の比熱(kca I / kg ’C)熱収
支のバランスを考えると式(1)と式(2)の値は等し
いので次式が求まる 式(3)より、ロールと接触中の鋼帯の冷却速度チは熱
伝達係数αおよび温度差Ts ’rRに比例し、板厚
tに反比例することがわかる。したがって、任意のTs
およびtの場合にチを制御するためには、αまたはTR
を制(all シなければならないことになるが、αは
前述のように事実上制御できない定数であり、また、T
gの制御による子の制御も以下に説明するように有効に
利用できる方法ではない。
(2]ここでt:板厚(m) と:鋼帯の比重量(kg/m) Coil帯の比熱(kca I / kg ’C)熱収
支のバランスを考えると式(1)と式(2)の値は等し
いので次式が求まる 式(3)より、ロールと接触中の鋼帯の冷却速度チは熱
伝達係数αおよび温度差Ts ’rRに比例し、板厚
tに反比例することがわかる。したがって、任意のTs
およびtの場合にチを制御するためには、αまたはTR
を制(all シなければならないことになるが、αは
前述のように事実上制御できない定数であり、また、T
gの制御による子の制御も以下に説明するように有効に
利用できる方法ではない。
ロール内部の冷却媒体としては水が一般的であるが、常
圧では水温は0〜100°Cの範囲しかとり得ないため
この範囲で水6!!を変化させてTRを変化させてもT
5が大きい(数100℃)場合にはT。
圧では水温は0〜100°Cの範囲しかとり得ないため
この範囲で水6!!を変化させてTRを変化させてもT
5が大きい(数100℃)場合にはT。
−TRの値が比率で見るとあまり変化しないため子の変
化は小さい。流N(流速)を変化させるとロール内での
水温上昇量が変わり平均水温が変わる以外にロール内
而と水の間の熱伝達係数αWも変化するが、α匈はもと
もと固体同士の場合のαに比べて値がかなり大きい、ず
なわら熱抵抗としては小さいため、この値を変化させて
もT’ Rへの影響は小さく、したがって十の変化は小
さい。
化は小さい。流N(流速)を変化させるとロール内での
水温上昇量が変わり平均水温が変わる以外にロール内
而と水の間の熱伝達係数αWも変化するが、α匈はもと
もと固体同士の場合のαに比べて値がかなり大きい、ず
なわら熱抵抗としては小さいため、この値を変化させて
もT’ Rへの影響は小さく、したがって十の変化は小
さい。
以上の事項は実験においても伝熱計算においても確認済
みである。また、高温の高圧水や熔融塩の使用による1
゛にの増大や液体窒素の使用による7g減少は原理的に
は可能であるが、これらの液体をさまざまな温度でロー
ル内に貫流させるためには多大の設備費が必要となる。
みである。また、高温の高圧水や熔融塩の使用による1
゛にの増大や液体窒素の使用による7g減少は原理的に
は可能であるが、これらの液体をさまざまな温度でロー
ル内に貫流させるためには多大の設備費が必要となる。
以上のようなことから、TI2の制御により子を大きく
変化させること、あるいは、かなり異なる板厚で同し冷
却速度にすることは非常に困ゲ「であることがわかる。
変化させること、あるいは、かなり異なる板厚で同し冷
却速度にすることは非常に困ゲ「であることがわかる。
以上述べたようにロールと接触中の鋼帯の冷却速度を制
御することは非常に困vWであり、鋼帯は式(3)で与
えられる板厚に反比例する冷却速度でしか冷却されない
ことになる。例えば、絞り用冷延鋼板を600℃の板温
時に60℃/secで冷却したい場合においても、式(
3)においてJJ−Co℃/sec、α=2000
kcal/n?h ’C(前述) 、Ts=600℃、
TR=I50°C(目安値)、γ−7900kg/ %
(&l/I坂)、C=O,+9 kcal /kg’
c (600°Cでの錦の比熱)としてtを逆算すると
t −0,0028m =2.8mmとなるため、2.
8mm以下の板厚では60℃/sec以」二となり、例
えば板厚0.4mmでは子−420°C/se(と非常
に速い冷却速度になってしまう。したがって、60℃/
secの場合より材質が悪化するごとになる。
御することは非常に困vWであり、鋼帯は式(3)で与
えられる板厚に反比例する冷却速度でしか冷却されない
ことになる。例えば、絞り用冷延鋼板を600℃の板温
時に60℃/secで冷却したい場合においても、式(
3)においてJJ−Co℃/sec、α=2000
kcal/n?h ’C(前述) 、Ts=600℃、
TR=I50°C(目安値)、γ−7900kg/ %
(&l/I坂)、C=O,+9 kcal /kg’
c (600°Cでの錦の比熱)としてtを逆算すると
t −0,0028m =2.8mmとなるため、2.
8mm以下の板厚では60℃/sec以」二となり、例
えば板厚0.4mmでは子−420°C/se(と非常
に速い冷却速度になってしまう。したがって、60℃/
secの場合より材質が悪化するごとになる。
本発明はこのような現状にtri? hで提案されたも
のであり、その目的はロール冷却法においても冷却速度
の制御を可能とすることにある。
のであり、その目的はロール冷却法においても冷却速度
の制御を可能とすることにある。
本発明の特徴は、複数のロールで鋼帯を冷却するときの
平均冷却速度を可変とする点にあり、その要旨は、複数
の冷却・ロールの表面に鉗1帯を連続的に巻付は接触せ
しめて銅帯を冷却す多方法に於いて、該冷却ロールと鋼
帯との接触弧長の総和を一定に保ちながら該冷却ロール
の相対的位置を変更して冷却開始点から冷却終了点まで
の鋼帯の移動長さを変更し、かくして鋼帯の冷却速度を
制御することを特徴とする上記鋼帯の冷却方法である。
平均冷却速度を可変とする点にあり、その要旨は、複数
の冷却・ロールの表面に鉗1帯を連続的に巻付は接触せ
しめて銅帯を冷却す多方法に於いて、該冷却ロールと鋼
帯との接触弧長の総和を一定に保ちながら該冷却ロール
の相対的位置を変更して冷却開始点から冷却終了点まで
の鋼帯の移動長さを変更し、かくして鋼帯の冷却速度を
制御することを特徴とする上記鋼帯の冷却方法である。
以下に本発明の態様を詳細に説明する。
ロール冷却法においては複数のロールが使用される場合
が多くさらにそれらのうちの一部のロールを可動として
、接触弧長の総和を変更可能としている。たとえば第1
図のように5本のロールを使用し、その中の2本を図の
ように上下さセることにより各じJ−ルへの鋼帯のS(
1角を変更して接触弧長の総和Σ11を調整可能として
いる。これにより、冷却終了温度を1確に制御すること
ができる。冷却開始温度TAおよび冷却終了温度′r、
を一定にする場合、板厚が大きいほどまたライン速度が
大きいほど接触弧長の総和ΣIiを大きくすることにな
る。
が多くさらにそれらのうちの一部のロールを可動として
、接触弧長の総和を変更可能としている。たとえば第1
図のように5本のロールを使用し、その中の2本を図の
ように上下さセることにより各じJ−ルへの鋼帯のS(
1角を変更して接触弧長の総和Σ11を調整可能として
いる。これにより、冷却終了温度を1確に制御すること
ができる。冷却開始温度TAおよび冷却終了温度′r、
を一定にする場合、板厚が大きいほどまたライン速度が
大きいほど接触弧長の総和ΣIiを大きくすることにな
る。
ところで、第1図の場合、鋼帯には各ロールの間におい
てロールに接していない非接触部がある。
てロールに接していない非接触部がある。
このような非接触部においてば鋼帯はほとんど冷却され
ない。したかって、このような非接触部の割合が大きい
と、冷却開始点(第1図のA)から冷却終了点(B)ま
での間の平均冷却速度は小さくなる。一般に、冷却開始
点から冷却終了点まで平均の冷却速度5meanは小さ
くなる。したがって、このことを利用すればロール冷却
法においても冷却速度の変更が可能となる。第1図のよ
うな従来のような従来法の場合には、下側の2本のロー
ル′L1゜ を下げると1フが小さくなりfmeanが小さくなるだ
けでな(、ΣIiも小さくなってしまうため鋼帯の温度
降下量T八−TBが小さくなってしまう。
ない。したかって、このような非接触部の割合が大きい
と、冷却開始点(第1図のA)から冷却終了点(B)ま
での間の平均冷却速度は小さくなる。一般に、冷却開始
点から冷却終了点まで平均の冷却速度5meanは小さ
くなる。したがって、このことを利用すればロール冷却
法においても冷却速度の変更が可能となる。第1図のよ
うな従来のような従来法の場合には、下側の2本のロー
ル′L1゜ を下げると1フが小さくなりfmeanが小さくなるだ
けでな(、ΣIiも小さくなってしまうため鋼帯の温度
降下量T八−TBが小さくなってしまう。
このT八−T、の減少を防ぐためには鋼帯がロールに接
触している時間の総和が最初と同じになるようにライン
速度を下げなければならず、生産性が低下してしまう。
触している時間の総和が最初と同じになるようにライン
速度を下げなければならず、生産性が低下してしまう。
これに対して、本発明のように、ΣIiを変えることな
くLABのみを変えるようにロールの位置を変更すれば
ライン速度およびT6−T、を変化させることなくfm
eanのめを変更することができる。すなわち、生産性
およびトータルの冷却量を変化させずに、f mean
のみを変更することができるので、生産コストを変えず
に製品の材質を向上させることができる。
くLABのみを変えるようにロールの位置を変更すれば
ライン速度およびT6−T、を変化させることなくfm
eanのめを変更することができる。すなわち、生産性
およびトータルの冷却量を変化させずに、f mean
のみを変更することができるので、生産コストを変えず
に製品の材質を向上させることができる。
第2図を参照して本発明の方法における冷却ロールの移
動の原理を説明する。
動の原理を説明する。
第2図では同一の半径rの冷却ロール1及び2に鋼帯3
が矢印の方向で移動しながら巻付き接触している。
が矢印の方向で移動しながら巻付き接触している。
本発明の方法に従いロール1の接触弧長を変えずにロー
ル1に対してロール2を移動するには、ロール2をロー
ル1および2の間の鋼帯の走行方向に沿って移動しなけ
ればならない。例えばロール2をロール1と同一レベル
に移動させた状態を鎖線で示ず。ロール1における鋼帯
の接触弧長11は次のようになる。
ル1に対してロール2を移動するには、ロール2をロー
ル1および2の間の鋼帯の走行方向に沿って移動しなけ
ればならない。例えばロール2をロール1と同一レベル
に移動させた状態を鎖線で示ず。ロール1における鋼帯
の接触弧長11は次のようになる。
11=θr
ただし、第2図ではθはロール1.2間の鋼帯の走行方
向の水平方向に対する角度と同一である。
向の水平方向に対する角度と同一である。
従って、■、を一定に保持するには、ロール1とロール
2との相対移動が水平方向に対して角度θで行うことが
必要である。これは、例えば、ロール1を水平方向に移
動し、ロール2を垂直方向に移動する場合、それぞれの
移動針a、bが次の関係を保持することによって達成さ
れる。
2との相対移動が水平方向に対して角度θで行うことが
必要である。これは、例えば、ロール1を水平方向に移
動し、ロール2を垂直方向に移動する場合、それぞれの
移動針a、bが次の関係を保持することによって達成さ
れる。
b/a=tan θ
第3図及び第4図には本発明の方法に従って冷却ロール
群を移動して鋼帯の冷却速度を変化させる具体例が示さ
れている。
群を移動して鋼帯の冷却速度を変化させる具体例が示さ
れている。
第3図に示す例は各冷却ロールへの銅帯の巻付接触角が
180°であり、偶数番目の冷却ロールが点線の位置よ
り垂直方向に移動するが、接触弧長の総和Σ11は一定
で冷却開始点から冷却終了点までの銅帯の走行長さし
のみが変化する。しかしながら、第3図の例は巻付角が
180°の場合のみでΣliを変えることができないた
め実際上余り有効でない。
180°であり、偶数番目の冷却ロールが点線の位置よ
り垂直方向に移動するが、接触弧長の総和Σ11は一定
で冷却開始点から冷却終了点までの銅帯の走行長さし
のみが変化する。しかしながら、第3図の例は巻付角が
180°の場合のみでΣliを変えることができないた
め実際上余り有効でない。
第4図は3本の冷却ロールの場合で、第4図(a)の矢
印の方向に各ロールを可動とすることにより、第4図(
b)のように第4図(a)と同しΣ11でLABのみを
変えた状態を実現することができ、しかもこのことはさ
まざまな巻付角すなわちさまさまなΣ1jについて可能
である。ロール本数をさらに増大させた場合にも、2方
向に動くことのできるロールを設けることにより同様の
ことが可能になる。なお、第3図において、ロールのピ
ッチPがロールの直径と@密に同しである場合以外は、
2本のロールを動かすと巻付角がわずかに変化しΣIi
もわずかに変化するが、このような場合もΣ14の変化
が比率で見て小さい場合には効果はほとんど変わりなく
、当然本発明に含まれる。すなわち、本発明はΣ11が
完全に一定の場合に限るものではなく、Σ11が一定に
近い場合も含むものである。
印の方向に各ロールを可動とすることにより、第4図(
b)のように第4図(a)と同しΣ11でLABのみを
変えた状態を実現することができ、しかもこのことはさ
まざまな巻付角すなわちさまさまなΣ1jについて可能
である。ロール本数をさらに増大させた場合にも、2方
向に動くことのできるロールを設けることにより同様の
ことが可能になる。なお、第3図において、ロールのピ
ッチPがロールの直径と@密に同しである場合以外は、
2本のロールを動かすと巻付角がわずかに変化しΣIi
もわずかに変化するが、このような場合もΣ14の変化
が比率で見て小さい場合には効果はほとんど変わりなく
、当然本発明に含まれる。すなわち、本発明はΣ11が
完全に一定の場合に限るものではなく、Σ11が一定に
近い場合も含むものである。
なお、本発明では短時間の急冷と短時間の一定温度保持
が繰り返されるため第5図の実線のグラフのような階段
状の冷却曲線となるが、これが第5図破線のグラフのよ
うななめらかな冷却曲線と冶金的に等価であるかどうか
は場合により異なる。
が繰り返されるため第5図の実線のグラフのような階段
状の冷却曲線となるが、これが第5図破線のグラフのよ
うななめらかな冷却曲線と冶金的に等価であるかどうか
は場合により異なる。
ロール本数が多いほど両者は等価に近づくが、設備費の
点で極端にロール本数を増大することはできない。しか
し、絞り用の冷延鋼板の連続焼鈍においてロール本数を
5本とした場合には両者はほとんど等価であることが実
験的に確認された。すなわち、気液混合のミストを吹付
けるミスl−冷却の実験装置によるなめらかな冷却曲線
の場合と本発明法による階段状の冷却曲線では平均冷却
速度を同しにした場合はとんど同じ利質が得られた。
点で極端にロール本数を増大することはできない。しか
し、絞り用の冷延鋼板の連続焼鈍においてロール本数を
5本とした場合には両者はほとんど等価であることが実
験的に確認された。すなわち、気液混合のミストを吹付
けるミスl−冷却の実験装置によるなめらかな冷却曲線
の場合と本発明法による階段状の冷却曲線では平均冷却
速度を同しにした場合はとんど同じ利質が得られた。
第1図は従来方法による鋼帯のロール冷却方法の概略図
である。 第2図は本発明の方法に従って冷却ロールを移動させる
原理の説明図である。 第3図及び第4図は本発明の方法の実施例を示す。 第5図は本発明の方法により銅帯を冷却した場合の鋼帯
温度の降下の1例を示すグラフである。 (主な参照番号) ■、2=冷却ロール、3:鋼帯 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 弁理士 新居正彦 第1図 第2図 第4図 (0) (b)
である。 第2図は本発明の方法に従って冷却ロールを移動させる
原理の説明図である。 第3図及び第4図は本発明の方法の実施例を示す。 第5図は本発明の方法により銅帯を冷却した場合の鋼帯
温度の降下の1例を示すグラフである。 (主な参照番号) ■、2=冷却ロール、3:鋼帯 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 弁理士 新居正彦 第1図 第2図 第4図 (0) (b)
Claims (1)
- 複数の冷却ロールの表面に鋼帯を連続的に巻付は接触せ
しめて鋼帯を冷却する方法に於いて、該冷却ロールと鋼
帯との接触弧長の総和を一定に保ちながら該冷却ロール
の相対的位置を変更して冷却開始点から冷却終了点まで
の鋼帯の移動長さを変更し、かくして鋼帯の冷却速度を
制御することを特徴とする鋼帯のロール冷却方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3912583A JPS59166630A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 鋼帯のロ−ル冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3912583A JPS59166630A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 鋼帯のロ−ル冷却方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59166630A true JPS59166630A (ja) | 1984-09-20 |
Family
ID=12544375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3912583A Pending JPS59166630A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 鋼帯のロ−ル冷却方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59166630A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003060171A1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-24 | Alcan International Limited | Method of controlling metal strip temperature |
-
1983
- 1983-03-11 JP JP3912583A patent/JPS59166630A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003060171A1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-24 | Alcan International Limited | Method of controlling metal strip temperature |
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