JPS59178110A - H型鋼圧延用複合スリ−ブロ−ル及びその製造法 - Google Patents

H型鋼圧延用複合スリ−ブロ−ル及びその製造法

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JPS59178110A
JPS59178110A JP4119384A JP4119384A JPS59178110A JP S59178110 A JPS59178110 A JP S59178110A JP 4119384 A JP4119384 A JP 4119384A JP 4119384 A JP4119384 A JP 4119384A JP S59178110 A JPS59178110 A JP S59178110A
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JP4119384A
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Takashi Hashimoto
隆 橋本
Akitoshi Okabayashi
昭利 岡林
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

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】 一本発明は、主としてH型鋼の圧延分野に使用されてい
る複合スリーブロールについて、よ!7iatl能を有
する新しい種類のロール及びその好適な製造法の提供に
関する。
H型鋼の圧延に際しては、生産性、品デ[確保の而から
ユニバーサルミルの使用:/バ一般的lこなっているが
、このユニパーサ、・L/ミ・しで使用されるO −ル
、すなわち水平ロール、竪ロール、エツジヤロールは、
その殆んどがスリーブ方式となっている。
スリーブロールの鋳造に当っては、材質向上の要求また
鋳造歩留9向上の点から、一般に第1図に示される方法
が採用されてi、qる。すな1−)ち、先ず外殻を遠心
力鋳造し、それが未凝固時乃至凝固完了後に内殻?遠心
力鋳造し2、両者を、8汐せしめる方法である。
この場合、内政材質はロールf6:補強するものである
ため、特に強靭性に留意する必要がある。一方外殻材質
(大圧延しと扛し1、耐怨糺1生、njJ肌荒性等の圧
延成績と直接に結4.%つくため、作成材質の改良は最
も重要である。持に水平ロール・の場合、H型鋼の7ラ
ンジ部との摺動摩耗が激しく、一般に熱間圧延で要求さ
れる特性(#クラック性、耐焼付性、耐肌荒性、耐摩耗
性)のうち、特に耐摩耗性が重要である。甘た竪ロール
、エツジヤロールについても、最近の圧延電数の増大に
伴い、よりFit摩耗性向上の要求が強まっている。
従来この種外殻材質としでは、Hs55〜65のアダマ
イト樹質が用いられているが、耐焼付性、耐肌荒性の面
で問題があり、また硬度ff1Hs65以上とすること
も、製造技術上ま/こ使用時の事故の問題から難しい。
また、外殻、内殻の溶性についても、ロール使用時の−
jjj、’故を防止するために健全なものとする必要が
らり、複合化技術についても重要な問題とされている。
このような従来技術背景に基いて、本発明は従来ロール
よりも耐摩耗性に優扛、かつ充分な耐事故性を備えたこ
ρ株複合スリーブロールを新たに創出したものであり、
併せてその好適な製造法をも提供するもっである。
すなわち、本発肌は前記に詳述するところの局クロム材
質の外殻と、球状黒鉛鋳鉄材質の内殻と、この外内殻の
間に介在される中間層とを溶着一体化せしめてなる外殻
硬度Hs65〜8o全有する新規複合スリーブロールを
提供するものであり、同時に遠心力鋳造法を利用したそ
の製造法を提供するものである。
本発明のH型鋼圧延用複合スリー10−ル全その外殻、
中間層及び内殻の各材質についてから以下に詳述する。
まず外殻材質については硬度Hs65〜80を有するH
クロム材質からなり、その各成分範囲及び限定理由は次
のように説明される。
C(rj:、 (Fe −Cr 17 C3型R化物全
安定にする範囲内でCrとバランス全とりつつ目的のカ
ーバイト量により決定されるべきであるが、2.0%未
満では炭化物の量が少なく耐摩耗性が不足し、一方6.
2%を越えて含有されると炭化物の量が多くなり過ぎて
機械的強度特に靭性の点での劣化が著しい。依って、C
f42.0−3.2%と規定する。
5jは溶湯の脱酸のために必要であり、05%未満では
その効果がなく、反面1,5%を越えて含有されると機
械的性質の劣化をきたし、またAr1変聾点全下げ硬度
が得られ難くなる。依って、s1含有量は05〜15%
の範囲とする。
MnはSlの脱酸の補助としてその含有量は少なくとも
05%以上必要であり05%未満では脱酸の効果がない
。しかし1.5%を越えて含有されると機械的性質、特
に靭性の点で劣化が著しくなる。依って、Mn含有量も
0.5〜1.5%の範囲とする。
Pは特にロール材質において少なければ少ない程望まし
い元素であり、材質を脆くする点からも0.1% 以下
とする。
SはPと同様にロール材質を脆くするため、少なければ
少ない程望ましく、その含有量は0.1%以下とする。
Niは焼入性を向上し積極的に硬度調整するためニ含有
するもので、0.8%未満ではその効果がなく、他方2
.5%金越えて含有されると残留オーステナイトが増加
して硬度が上がり難くなる。依って、本発明では目標硬
度Hs65〜80を得るために、N1含有量は08〜2
.5%の範囲とする。
Crは強vlt4Eと耐摩耗性を同士させるためのもの
であるが、その含有量が10%未満ではM、C型の炭化
物が多く晶出し、強靭性及び炭化物の微細均一化が得ら
れず、また25%全越えて含有されると、M23 C6
型の炭化物量が増加する。この炭化物はM7C3型炭化
物に比べて硬度が低く、充分な耐摩耗性が得られない。
本発明で(l′1M7C3型炭化物の生じる範囲として
、前記C含有量の規定範囲とバランスして、Cr含有量
210〜25%の範囲に規定する。
MOは焼入焼戻し抵抗を高めると同時に炭化物中に入り
、炭化物硬度金高めると共に焼戻し軟化抵抗全促進する
のに有効であり、その含有量が05%未満ではこのよう
な効果が少なく、また2、0%を越えて含有されると基
地中に残留オーステナイトが安定化し、却って硬度低下
全米たす。依って、MO含有量は0,5〜2.0%の範
囲とする。
外殻材質には上記成分を各重量%含み、更に外殻基地組
織を強靭化する目的で、Nb、Vが含有される。
Nbは鋳造組織の微細化に効果があり、Nbが含有され
ることにより、析出硬化が促進されて耐摩耗性が向上し
、特に目標硬度Hs65〜80 の範囲ではNb含有量
が1.0%未満でこの効果があり、1.0%金越えると
この効果は飽和すると共にコスト高となる。
依って、Nbの含有量は1.0%以下とする。
VはNbと同様の目的で含有されるもので、特に目標硬
度H865〜80の範囲ではV含有鎖は1.0%未満で
良く、1.0%を越えて含有されると■炭化物が多くな
り、靭性の点で劣化する。依って、■の含有量は1.0
%以下とする。
外殻材質は、以上の成分のほか、残部実質的にFeより
構成される。上記の説明において、各成分を主としてそ
の目標硬度H865〜80と関連して説明しているが、
これは次のような理由に基づく。一般にH型鋼圧延用ロ
ールにおいては、側壁とHQ鋼7ランジ部との摩耗特性
、側壁部の肌荒れ、耐クラツク性、フランジ欠損等の抵
抗性が?米され、ロールの耐摩耗性は硬度との相関が強
く、硬度Hr]65未満では耐肌荒性、耐摩耗性が急激
に低下する。  。
しかし乍ら、一方では異常圧延におけるロールの局部的
発熱に対する耐事故性、耐クラ゛/り性の抵抗性、また
大きな圧延負荷に対する7ランジ欠損と)′二の抵抗性
は、硬度Hs80’に境にして急激に劣化する傾向にあ
る。従って、優nた耐肌荒性、耐摩耗性、1力士事故j
生、耐クラック性金確保するためには、高クロム材質の
場合、硬度F(s 65〜80の範囲が適しているので
ある。
次に中間層について説明する。この中間、響は先の外殻
と後の内殻との間に介在されて、主として高クロム材質
からなる外殻から内殻(軸芯部)にCrが混入拡散して
内殻材質が高Cr化(Cより強靭性を劣化させるのを防
止することを目的とするものである。中間層材質の各成
分範囲及びその限定理由(は下記の如く説明される。
′まfC含有量については、その儲込時における浴湯成
分で、1.0〜2.0%の範囲に規定さ牡、鋳込み後に
おける外殻と一部混合し之状態即ち製品時に訃いては、
1.6〜2.5%の範囲とされる。すなわち、中間層溶
湯を既に鋳造された外殻内面に鋳造すると、その内面一
部が溶解されて中間層材質のC含有量が変動(高くなり
)し、上記外殻材質に対し10〜20弔のC量の中間層
溶湯全用いると、外殻溶M¥量が中間層に完全に均一混
合した場合では、そのC含有量が1.3〜2.5%に増
加するのである。この成分限定理由については、その溶
湯成分においてC1,0%以下になると中間層の鋳込温
度が高くなり、外殻が溶かされ易くなって中間層へのC
r混入量が更に増加して、Crの内殻(軸芯部)への拡
散を防止するため中間層の存在意義が無くなるためであ
り、またC2.0%を越えると炭化物が多くなり、中間
層自体の靭性が劣化し、これもまた中間層の存在意@全
喪失するものとなるためである。
Slについては溶湯の脱酸効果があり、0,2%以上は
必要であるが、20%を越えると脆くなって中間層の機
械的性質に劣化を来たすため、0.2〜2.0%の範囲
とする。
MnKついてもSlと同様の作用があり、かつMnSと
してSの悪影響を除去するため0.3%以上は必要であ
るが、2.0%を越えるとその効果も飽和し、かつ又機
械的性質に劣化を来たすため、0.6〜2.0%の範囲
とする。
Pは溶湯の流動性を高めるが、ロール材においては材質
の靭性全低下させるため、01%以下とする。
SもPと同様にロール材を脆弱にするため、実害の無い
01%以下とする。
N1については別設添加しなくとも外殻材質からの混入
により0.2%以上は含有されるが、N1の2.5%の
含有は問題とはならない。しかし、25%を越えると焼
入性が良くなり、そのために基地が硬くなり過ぎて靭性
の点から好丑しくなく、かっ又残留応力の増大を来fr
:、すため、25%以下に規制する必要がある。なお、
鋳造前の中間層溶湯については、外殻からの混入量を見
込んで、そのNl量を20%以下に抑える必要がある。
Crについては中間層を鋳込む意義から低い方が望寸し
く、その鋳込溶湯の含有量において工業的に制御し易い
1.5%以下に規制する。すなわち、1.5%全越えて
Crが含有されると、鋳造後に外殻から混入するCr量
と合計して中間層の含有量が上昇し、ひいては内政(軸
芯部)に混入されるCr量の増加につながって問題とな
り、これを防止するためにはその溶湯成分のCr含有量
で15%以下に制限する必要がある。因に、cr含有量
1.5%以下の中間論溶湯を鋳造した場合、その鋳造後
におけるCr含有量U 0.5〜9.0%の範囲となる
MOについてはNiと同様の作用を営むが、1.5%以
上含有されると中間層が硬くなり過ぎるため、実害のな
い範囲として1.5%以下に制限する。
中間層材質は上記成分全容M里%含み、基本的には残部
が外殻から不可避的に混入したNb、 V及び実質的に
Feより構成されるが、その他上記以外の成分で、必要
に応じては脱酸剤として次のTi。
Ap、Zrk単独又は複合して添加含有せしめることが
できる。すなわち、上記中間層材質は比較的酸化され易
い材質であるため、Ti、 AL Zrの1種又は2種
以上を合計重量%でo、1%未満添加し脱酸することに
より、材質的により健全な中間層が得られるのである。
なお上記添加含有量の上限については、上記元素はいず
れも強力な脱酸剤であるため、これらが単独又は複合し
て0.1%以上含まれると過酸化の状態となり好ましく
なく、同時に文種々の反応生成物としての酸化物を内在
することにもなり、材質の機械的性質に劣化を招くため
である。
次に又、本発明に係るロールの内殻材質について説明す
ると、この内殻はいわゆる球状黒鉛鋳鉄材質からなり、
その各成分範囲及び限定理由は次のように説明される。
なお内殻材質についても鋳造時には先の中間層内面一部
が洗われて溶着するため、やはりこの洗われ量を考慮し
て内殻鋳込み時における溶湯成分を決定する必要がある
Cは靭性と強度を寸与するために含有されるが、C含有
量が2.8%未満ではチル化が進行し、内殻材の靭性の
低下が著しくなる。一方、C含有量が6゜8%を越える
と、黒鉛化が過剰となり内殻材に強度不足全米たし、H
型調圧延用として通常使用されているスリーブとアーバ
ーとの機械的結合(通常は焼成め方式)時に大きな嵌合
代が取れないため、スリーブの軸方向へのズレ及び内部
からの欠損に結びつき易い問題を生じる。依って、C含
有量は2.8〜6.8%の範囲に規定する。
Slは外殻のCrが混入して材質が脆弱になるのを防止
するために必要であるが、S1含有量が1.8%未満で
は黒鉛化が悪くセメンフィトが多く晶出して内殻の強度
が劣化するため、残留応力により鋳造時に割ね易くなる
。しかし、6.2%金越えて含有されると、黒鉛化が促
進され過ぎて強度の劣化を招く。依って、S1含有量は
1.8〜6.2%の範囲とする。なお、外殻材質中のC
rが内殻にまで混入して材質が脆弱になるのを防止する
ためには、上記の如(Si含有量に1.8〜6.2%の
高い値をとることが有効であるが、更にその有効な補助
手段として、内殻鋳込時に同時にCa−5iやFe−8
iをSi分として0.2〜0.5%加えて接種すること
が挙げられる。すなわち、この場合にはそのS1含有量
は上記必要範囲の下限近くであっても確実に良好な結果
全得ることができるのである。
MnはSと結合してMnSとしてSの悪影響全除く作用
を果すが、06%未満ではその効果が得られず、一方0
.8%を越えて含有されると逆にSの悪影響防止作用む
しるの材質の劣化作用が著しく現われる。依って、Mn
含有有1は0.6〜0.8%の範囲とする。
Pは溶湯の流動性を増加させるが、材質全脆弱にするた
め低い程望ましく、0.1%以下とする。
5ll−i′Pと同様に材質を脆弱にするため低い程良
い。また内殻は球状黒鉛鋳鉄であるため、Mp処理によ
って加えられるJ’と結合してMySk形成し、Sが除
去されるが、黒鉛を球状化させるためにもSは低い含有
量であることが必要であり、0.02%以下に規定され
る。なお、Mp処理前の内殻溶湯については、M7処丹
によりSが除去されるため、So、06%以下が許容さ
れる。
N1は黒鉛の安定化のために含有されるべきものである
が、15%全越えて含有されても顕著な効果がなく、そ
の含有量は1゜5%以下とする。
Crは外殻および中間層が高クロム材質であるので、そ
の溶着一体化に伴いある程度内殻へのCrの混入は避け
られず、この点鋳込み内殻溶湯のCr含有量は低い程望
ましいが、Siとのバランスからその溶湯成分としての
含有量は08%以下とされる。
すなわち、08%を越えて含有されると、外殻および中
間層からの混入量と合計してCr含有量が増大し、材質
のセメンフィトが多くなジ強靭性の点で劣化するためで
ある。因に、鋳込前のCr含有量が0.8%以下であれ
ば、製品時におけるCr含有量は最高1.5%以下に制
限できる。
MOは0.6%を越えて含有されると硬くなり過ぎるた
め、MOC含有量0.6%以下とする。
Mtは黒鉛の球状化のために必要な元素であるが、その
含有量が0.02%未満では球状化不良となり、内殻を
強靭な球状黒鉛鋳鉄とすることが出来ず、一方0.1%
全越えて含有されるとMtのチル化作用およびドロスの
点で好ましくなく問題がある。依って、Jの含有量は0
.02〜0.1%の範囲とする。
内殻材質は上記成分を各車量%含み、残部が中間層から
不可避的に混入したNb、V及び実質的にFeより構成
される〇 本発明に係るH型鋼圧延用複合スリーブロールは以上に
述べた構成を有するものであるが、このロールの遠心力
鋳造法による製造法を第1図の例について説IJI−f
る。
fなノっち、遠+[,1力4寿造機の回転ローラ)6・
161」二(で、内面両端部に砂型または耐熱ノンガか
らなるスリーブ12i f2i全固定した回転金型(1
)?設置し、金型fllの回転状態でその中に溶湯取鍋
(71から鋳込椅(8)等を介して、まず外殻13)全
形成づ−ベき浴湯を鋳込み、その後外殻(3)の内面が
一部又は全体が未凝固の間に中間層(4)を形成すべき
溶湯を鋳込み、更にはそれが凝固後又は未凝固の聞に、
内殻(5)全形成すべき溶St−鋳込むのである。しこ
うして、この6者すなわち外殻(3)、中間層(4)お
よび内殻(5)全冶金学的に完全に結合させて一体のロ
ールとするのである。
なお図例の鋳造方案は回転軸が水平である場合全例示し
ているが、これは勿論回転軸全傾斜状態に改変して鋳造
することを妨げるものではない。
丑だ内殻(4)を鋳込む際においては、その鋳込側全外
殻(3)の場合と変えて反対側から鋳込むことができ、
か〈丁nば外殻厚さを均一に確保する上で効果的である
て説明する。
■ 第1表は、実施例1〜6、比較例1.2及び従来例
の溶湯化学組成を示す。同表に示した溶湯を用いて、第
2表に示す製造条件で、第1図に示す遠心力鋳造法にょ
ジ、外殻と中間層、中間層と内殻が溶着一体化したロー
ル素材を鋳込み、凝固完了後、第2表に示した複合スリ
ーブロール(幅230酊)を採取した。
次   某 第2表 の 第6表は、実施例1の得られた製品の化学組成烙層
に対し各肉厚中央部)及び、外殻表面の硬度を示す。
第4表は、実施例2.3、比較例1.2、従来例の外殻
(外殻の肉厚中央部)の機械的性質金示す。尚、外殻の
化学組成は、溶湯の化学組成と略同−であった。
次   葉 ■  評   価 第3表及び第4表より、本発明の実施例1〜6は、外殻
硬度が従来例に対し著しく向上し、ま之、成分組成が近
似した実施例2と比較例1、実施例6と比較例2、と全
比較すると本発明の実施例では靭性の向上が顕著である
本発明は以上詳細に説明した通りであって、本発明に係
るH空調圧延用複合スリーブロールにおいては、その外
殻全特定化学組成の高クロム材質で形成し、その内殻を
特定化学組成の球状黒鉛鋳鉄材質で形成し、かつ内殻へ
のCr9人を防止すべく外内殻間に特定化学組成の中間
層を介在させ、これら全溶着一体化せしめているため、
外殻は主として(Fe−Cr)7C3型の炭化物が多量
に存在することにより、所期目標とする外殻硬度H86
5〜80を確実に達成することができ、更に、組織自体
がNb 、 V Kよって強靭化されこれによって耐摩
耗性に優れ、実際圧延上の偏摩耗の低減にも著しく寄与
するものとなり、他方内殻は材質的に強靭性に優れ、し
かも中間層の介在によって外殻からのCr混入による材
質脆化の問題が確実に解消できて、折損事故に対する抵
抗性に優汎るものとなり、これら外内殻のもつ優れた特
性の相乗作用によって、本ロールは従来品に比較すると
、その圧延成績並びにロール寿命において著しい改善効
果をもたらし、特にH型調圧延の分野では極めて有用な
ものと々り得る。
また遠心力鋳造による本発明の製造法に従えば外殻に続
き中間層及び内殻も遠心力鋳造によって形成するように
しているため、各層相瓦間の混合が少なく、しかも特に
内殻溶湯のCr隼については予め外殻からの混入量を見
込んで低い含有量に規制しているため、中間層の介在と
相俟って内殻材質が高Cr化して強靭性に劣化を来たす
ことなく、またその溶着性の面でも良好な結果が得られ
、所期目的とする複合スリーブロールを得るための技術
手段として特に有用なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による製造法1例を表わす概略断面図で
ある。 1.3)・・・外殻、;41・・・中間層、(6)・・
・内殻。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、N量%で、C:  2,0〜6.2%Si  : 
     0.5〜1.5% Mn  :  0,5〜1.5% p  :  o、+%以下 S  :  0.1%以下 N1:0.8〜2.5% Cr:10〜25% MO:  o、s〜20% Nb  :  1.0%以下 ■   1.0%以下 残部実質的にFeからなる高クロム材質の外殻と、 重量%で、C:  1.3〜2.5% Si  :   0.2〜2.0% Mn  :   0.3−2.0% P  :  0.1%以下 S  :  O,+%以下 Ni   :   0.2〜2.5 %Cr   : 
      0.5−9.0% MO:  1.5%以下 残部が外殻から不可避的に混入したNb、V及び実質的
    にFeからなる中間層と、 重量%で、C:  2.8〜6.8% S1:  1.8〜32% Mn  :   0.6〜08% P:O,1%以下 S  :  0.02%以下 lqi  :  1.5%以下 Cr  :  1.5%以下 MO:  0.6%以下 M、  :  0.02〜0.1% 残部が中間層から不可避的に混入したNl)、V及び実
    質的にFeからなる球状黒鉛鋳鉄材質の内殻とを溶着一
    体化せしめてなり、かつ前記外殻硬度がH865〜80
    を有することを特徴とする特型鋼圧延用複合スリーブロ
    ール。 2 遠心力鋳造法により ノI :M:  χし で、  C二   20〜 ;
    1; 2 %Si  :  0.5〜1.5% Mn  :  O,,5〜1.5% P:0.1%以下 S  :  0.1%以下 Ni  :  3.8〜25% Cr  :  10〜25% MO:  Q、5〜20% Nb  :  i、3%以、下 V  :  i、0%以下 残部実質的KFeからなる高クロム材質のA殻溶湯を鋳
    込んだ後、その内面が一部又は全部未凝固の間に、 重M%で、C+  +、O〜2.0% Si  :  0.2〜2.0% Mn  :  0.3−2.0% P  :  0.1%以下 S  :  0.1%以下 Ni  :   2.口%以下 Cr    :     ろ、0 % 以下MO:  
    i、5%以下 残部実質的にFeからなる中間層溶湯を鋳込み更にその
    内面が凝固後又は未凝固の間に、重量%で、C:  2
    .8〜3.8% Si  :  1.8〜3.2% Mn  :  Oろ〜口8% Iン   :   01 % ↓≧丈下S  :  0
    .06t!、以下 Ni   :    1.5 % 以 下Cr  : 
     0.8%以下 MO:  0.6%以下 M7  :  0.02〜0.1% 残部夾質的にFeからなる球状黒鉛鋳鉄材質の内殻溶湯
    を蛙込み、外殻、中間層及び内殻全溶着一体化せしめる
    こと全特徴とするH型鋼圧延用複合スリーブロールの製
    造法。
JP4119384A 1984-03-03 1984-03-03 H型鋼圧延用複合スリ−ブロ−ル及びその製造法 Pending JPS59178110A (ja)

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JP (1) JPS59178110A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2605908A1 (fr) * 1986-10-31 1988-05-06 Westinghouse Electric Corp Cylindre de laminoir a pas de pelerin pour la fabrication de tubes
KR100234591B1 (ko) * 1995-03-07 1999-12-15 에모토 간지 원심 주조롤용 외층재
CN104959576A (zh) * 2015-07-14 2015-10-07 江苏捷帝机器人股份有限公司 一种由钼铁合金复合铸融生产机器人关节部位产品的工艺

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