JPS6328843A - 圧縮成形機スクリユ−用合金鋳鉄材 - Google Patents
圧縮成形機スクリユ−用合金鋳鉄材Info
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- JPS6328843A JPS6328843A JP17308786A JP17308786A JPS6328843A JP S6328843 A JPS6328843 A JP S6328843A JP 17308786 A JP17308786 A JP 17308786A JP 17308786 A JP17308786 A JP 17308786A JP S6328843 A JPS6328843 A JP S6328843A
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Landscapes
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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。
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、例えば籾殻などの圧縮成形機に用いるスクリ
ュー材として好適な合金鋳鉄材に濶する。
ュー材として好適な合金鋳鉄材に濶する。
籾殻は玄米収穫量の約25%、全国規模で年間約300
万トンの発生量がある。しかし、比重が極めて小さいの
で集荷が困難であり、かつそれ自体シリカ、セルロース
及びリグニンの強固な結合体であるために、完全に粉末
化するには設備費・動力費等のコストがかかりすぎ、は
とんど有効に利用されていないのが現状である。
万トンの発生量がある。しかし、比重が極めて小さいの
で集荷が困難であり、かつそれ自体シリカ、セルロース
及びリグニンの強固な結合体であるために、完全に粉末
化するには設備費・動力費等のコストがかかりすぎ、は
とんど有効に利用されていないのが現状である。
最近、そのような籾殻を有効利用するために籾殻を圧縮
成形する方法が実用化され、そのために圧縮成形機が利
用されている。圧縮成形機は基本的には約300℃に加
熱されたシリンダー内をスクリューが回転する構造を有
し、シリンダーとスクリューとの間に導入された籾殻は
スクリューの回転により前進しながら圧縮・らい潰され
る。
成形する方法が実用化され、そのために圧縮成形機が利
用されている。圧縮成形機は基本的には約300℃に加
熱されたシリンダー内をスクリューが回転する構造を有
し、シリンダーとスクリューとの間に導入された籾殻は
スクリューの回転により前進しながら圧縮・らい潰され
る。
このように圧縮成形機のスクリューは圧縮・らい潰作業
中、約600℃の温度に昇温し強い応力を受けるととも
に激しい摩擦状態におかれる。従って、スクリューは高
い機械的強度(靭性等)とともに高い耐摩耗性を有する
ことが要求される。
中、約600℃の温度に昇温し強い応力を受けるととも
に激しい摩擦状態におかれる。従って、スクリューは高
い機械的強度(靭性等)とともに高い耐摩耗性を有する
ことが要求される。
このために、従来は、籾殻用圧縮成形機のスクリュー材
として、S K D 11またはS K D 61のよ
うな金型用鋼が用いられている。S K D 11は重
量比で、C1,4〜1.6%、Si 0.4%以下、
Mn016%以下、P 0.03%以下、S 0.03
%以下、Cr11.0〜13.0%、Mo 0.8〜1
.2%、V0.2〜0.5%、残部が実質的にFeから
なる組成を有し、5KD61は重量比で、C0,32〜
0.42%、Si 0.8〜1.2%、Mn 0.5%
以下、P 0.03%以下、S 0.03%以下、Cr
4.5〜5.5%、Mo 1.0〜1.5%、VQ、
8〜1.2%、残部が実質的にFeからなる組成を有す
る。
として、S K D 11またはS K D 61のよ
うな金型用鋼が用いられている。S K D 11は重
量比で、C1,4〜1.6%、Si 0.4%以下、
Mn016%以下、P 0.03%以下、S 0.03
%以下、Cr11.0〜13.0%、Mo 0.8〜1
.2%、V0.2〜0.5%、残部が実質的にFeから
なる組成を有し、5KD61は重量比で、C0,32〜
0.42%、Si 0.8〜1.2%、Mn 0.5%
以下、P 0.03%以下、S 0.03%以下、Cr
4.5〜5.5%、Mo 1.0〜1.5%、VQ、
8〜1.2%、残部が実質的にFeからなる組成を有す
る。
また、これらの金型用鋼を母材として、CVD(TiC
の化学蒸着)、自溶性合金溶射あるいはW C溶射など
の表面硬化処理を施したものも使用されている。
の化学蒸着)、自溶性合金溶射あるいはW C溶射など
の表面硬化処理を施したものも使用されている。
しかし、表面硬化処理をしない金型用鋼の場合、極めて
短時間にねじ山が摩耗してしまい、使用不可能となる。
短時間にねじ山が摩耗してしまい、使用不可能となる。
また、金型用鋼にCVD、自溶性合金溶射あるいはWC
C溶射どの表面硬化処理を施したものは、表面硬化層が
10μmから最大でも1mmの厚さしかないので、約5
時間程度で表面硬化層が剥離してしまう。また局部摩耗
も著しい。そのためにこれらのスクリュー材は実用上の
観点からは不十分なものであった。
C溶射どの表面硬化処理を施したものは、表面硬化層が
10μmから最大でも1mmの厚さしかないので、約5
時間程度で表面硬化層が剥離してしまう。また局部摩耗
も著しい。そのためにこれらのスクリュー材は実用上の
観点からは不十分なものであった。
従って、本発明の目的は上記欠点のない圧縮成形機スク
リュー用合金鋳鉄材を提供することである。
リュー用合金鋳鉄材を提供することである。
さらに本発明の目的は、CVD、自溶性合金溶射あるい
はWC溶射等の表面硬化処理を施すことなく十分な耐摩
耗性を有する圧縮成形機スクリュー用合金鋳鉄材を提供
することである。
はWC溶射等の表面硬化処理を施すことなく十分な耐摩
耗性を有する圧縮成形機スクリュー用合金鋳鉄材を提供
することである。
本発明者は、上記問題点に鑑み鋭意研究の結果、マトリ
ックス中に硬度の著しく高い粒状バナジウム炭化物を均
一に分散させることにより合金鋳鉄材の耐摩耗性を著し
く向上することができることを発見し、本発明に想到し
た。
ックス中に硬度の著しく高い粒状バナジウム炭化物を均
一に分散させることにより合金鋳鉄材の耐摩耗性を著し
く向上することができることを発見し、本発明に想到し
た。
すなわち、本発明の一実施例の圧縮成形機スクリュー用
合金鋳鉄材は、基本的には重量比でC2,5〜3.8%
、Si 0.3〜2.0%、Mn 0.3〜1.0%、
Cr 3.5〜6.5%、Mo 0.5〜5.0%、W
0.5〜8.0%、V5.0〜15.0%、P 0.2
%以下、80.1%以下、残部が実質的にFeからなり
、かつ800℃〜1100℃に加熱後空冷処理し、20
0℃〜6(10℃に焼戻すことにより硬さ(HRC)が
60〜75であることを特徴とする。
合金鋳鉄材は、基本的には重量比でC2,5〜3.8%
、Si 0.3〜2.0%、Mn 0.3〜1.0%、
Cr 3.5〜6.5%、Mo 0.5〜5.0%、W
0.5〜8.0%、V5.0〜15.0%、P 0.2
%以下、80.1%以下、残部が実質的にFeからなり
、かつ800℃〜1100℃に加熱後空冷処理し、20
0℃〜6(10℃に焼戻すことにより硬さ(HRC)が
60〜75であることを特徴とする。
また本発明の第二の実施例の圧縮成形機スクリュー用合
金鋳鉄材は、化学成分が重量比で02.5−3.13%
、Si O4〜2.0%、Mn 0.3〜1.0%、C
r 3.5〜6.5%、Mo 0.5〜5.0%、
W0.5〜LO%、75.0〜15.0%、P0.2%
以下、S0.1%以下、Nb 5.0%以下、Co 1
0.0%以下、Ti 0.5%以下、残部が実質的にF
eからなり、かつ800℃〜1100℃に加熱後空冷処
理し、200℃〜600℃にて焼戻すことにより硬さ(
HRC)が60〜75であることを特徴とする。
金鋳鉄材は、化学成分が重量比で02.5−3.13%
、Si O4〜2.0%、Mn 0.3〜1.0%、C
r 3.5〜6.5%、Mo 0.5〜5.0%、
W0.5〜LO%、75.0〜15.0%、P0.2%
以下、S0.1%以下、Nb 5.0%以下、Co 1
0.0%以下、Ti 0.5%以下、残部が実質的にF
eからなり、かつ800℃〜1100℃に加熱後空冷処
理し、200℃〜600℃にて焼戻すことにより硬さ(
HRC)が60〜75であることを特徴とする。
これらにより、本発明の材質は硬質VC炭化物を塊状に
分布したものであるので、使用中に発生する強い応力に
耐える強靭性を有するとともに耐摩耗性を有するもので
ある。そして、特殊な表面処理等は必要とせず、簡便な
鋳造技術及び熱処理技術を用いてスクリュー材となし得
るのである。
分布したものであるので、使用中に発生する強い応力に
耐える強靭性を有するとともに耐摩耗性を有するもので
ある。そして、特殊な表面処理等は必要とせず、簡便な
鋳造技術及び熱処理技術を用いてスクリュー材となし得
るのである。
合金成分の含有量を上記範囲に限定する理由は次の通り
である。
である。
C:2.5重量%未満の場合、晶出する炭化物の量が少
なく、耐摩耗性の点で十分でない。またCが3.8重量
tを超えて高くなると使用時の靭性が劣化する。このた
め2.5〜3.8重量%の範囲とする。好ましい範囲は
2.7〜3.4重量%である。
なく、耐摩耗性の点で十分でない。またCが3.8重量
tを超えて高くなると使用時の靭性が劣化する。このた
め2.5〜3.8重量%の範囲とする。好ましい範囲は
2.7〜3.4重量%である。
Si:おちに溶湯の脱酸を目的として添加するが、0.
3重量%未満ではその効果が少なく、また2、0重量%
を超えるとその効果が飽和するとともに、材質の靭性が
低下する。従って、0.3〜2.0重量%とする。好ま
しい範囲は0.5〜1.5重量%である。
3重量%未満ではその効果が少なく、また2、0重量%
を超えるとその効果が飽和するとともに、材質の靭性が
低下する。従って、0.3〜2.0重量%とする。好ま
しい範囲は0.5〜1.5重量%である。
Mn:材質を硬化して耐摩耗性向上に効果があると同時
に脱酸効果もある。0.3重量%未満ではその効果が少
なく、1.0重量%以上では残留オーステナイトが増加
して、硬化しなくなる。従って、その添加量は0.3〜
1.0重量%とする。好ましい範囲は0.5〜0.9重
量%である。
に脱酸効果もある。0.3重量%未満ではその効果が少
なく、1.0重量%以上では残留オーステナイトが増加
して、硬化しなくなる。従って、その添加量は0.3〜
1.0重量%とする。好ましい範囲は0.5〜0.9重
量%である。
Cr:所定の焼入れ硬度を保ち、耐摩耗性を維持するた
めには3.5〜6.5重量%の含有量が必要である。し
かし6.5重量%を超えるとCr炭化物が晶出してきて
靭性の点で適当でない。好ましい範囲は4.0〜5.5
重量%である。
めには3.5〜6.5重量%の含有量が必要である。し
かし6.5重量%を超えるとCr炭化物が晶出してきて
靭性の点で適当でない。好ましい範囲は4.0〜5.5
重量%である。
Mo:材質を硬化させるとともにMoを含んだ硬質炭化
物を形成するのに必要である。しかし0.5重量%未満
ではその効果が少なく、また5、0重量%を超えるとM
sC炭化物が析出することになる。
物を形成するのに必要である。しかし0.5重量%未満
ではその効果が少なく、また5、0重量%を超えるとM
sC炭化物が析出することになる。
このM、C炭化物はバナジウム炭化物に比較して硬度が
低く、バナジウム炭化物き混合した組織形態になると、
塊状のバナジウム炭化物の形態がくずれ、靭性が低下す
るとともに摩耗を促進する。このためにMOの含有量は
0.5〜5.0重量%とする。好ましい範囲は0.8〜
3.0重量%である。
低く、バナジウム炭化物き混合した組織形態になると、
塊状のバナジウム炭化物の形態がくずれ、靭性が低下す
るとともに摩耗を促進する。このためにMOの含有量は
0.5〜5.0重量%とする。好ましい範囲は0.8〜
3.0重量%である。
W:高温硬度を維持するための必須成分であるが、0.
5雪景%未満では、その効果が小さく、8.0重量%を
超えるとM2CあるいはMsCが析出しやすく、耐摩耗
性が十分でなくなるので、それ以下に抑える必要がある
。また8、0重量%を超えると、塊状の均一なバナジウ
ム炭化物の形態がくずれ、摩耗が大きくなる。このため
Wの含有量は0.5%〜8.0重量%とする。好ましい
範囲は0.8〜6.0重量%である。
5雪景%未満では、その効果が小さく、8.0重量%を
超えるとM2CあるいはMsCが析出しやすく、耐摩耗
性が十分でなくなるので、それ以下に抑える必要がある
。また8、0重量%を超えると、塊状の均一なバナジウ
ム炭化物の形態がくずれ、摩耗が大きくなる。このため
Wの含有量は0.5%〜8.0重量%とする。好ましい
範囲は0.8〜6.0重量%である。
V:5,0〜15.0重量%の範囲のとき2.5〜3.
8重量%の範囲のCとバランスがとれ、粒状のバナジウ
ム炭化物のみが均一微細に分散晶出した組織形態となる
。このためにVは5.0〜15.0重量%の範囲にする
必要がある。好ましい範囲は8.0〜12.0重量%で
ある。
8重量%の範囲のCとバランスがとれ、粒状のバナジウ
ム炭化物のみが均一微細に分散晶出した組織形態となる
。このためにVは5.0〜15.0重量%の範囲にする
必要がある。好ましい範囲は8.0〜12.0重量%で
ある。
さらに高い耐摩耗性が要求される場合、本発明ではさら
にWb、 C0. Tiを添加するが、これらの元素の
限定理由は次の通りである。
にWb、 C0. Tiを添加するが、これらの元素の
限定理由は次の通りである。
Nb: Nbは炭化物を形成して耐摩耗性を向上させる
と同時に、■と同様に塊状の炭化物を微細均一に晶出さ
せる効果がある。5.0重量%を超えると溶解が困難に
なると同時に、5重量%以下で十分に有効である。
と同時に、■と同様に塊状の炭化物を微細均一に晶出さ
せる効果がある。5.0重量%を超えると溶解が困難に
なると同時に、5重量%以下で十分に有効である。
Co: Coは高温での硬さを確保して、耐摩耗性向上
に効果があるが、過剰の場合は効果が飽和するので、1
0.0tffi%以下とする。
に効果があるが、過剰の場合は効果が飽和するので、1
0.0tffi%以下とする。
Ti:炭化物を微細化するのに効果があるが、過剰の場
合は効果が飽和するので0.5重量%以下とする。
合は効果が飽和するので0.5重量%以下とする。
本発明の合金は鋳放し状態では残留オーステナイトが多
く、そのまま使用するのでは、籾殻圧縮成形機のスクリ
ュー材用としては軟質で耐摩耗性に劣る。このため80
06C−1100℃から空冷し、さらに200℃〜60
0℃で1回以上の焼戻しを行う。焼入れ温度を800℃
未満にすると基地中への合金のとけ込みが不十分であり
、焼入れ効果がない。焼入れ上限温度は高いほど好まし
いが、1150℃より高くすると溶融が起り始めるので
安全をみて1100℃とする。また焼戻し温度が200
℃未満の場合、オーステナイトのマルテンサイトあるい
はベイナイトへの変態が十分でない。また600℃より
高くなるといわゆる過時効になり、基地組織の軟化が生
じる。本発明の合金は合金量が多く、残留オーステナイ
トの分解がむずかしい。このため焼戻し温度は200℃
〜600℃で1回以上実施するのが望ましい。
く、そのまま使用するのでは、籾殻圧縮成形機のスクリ
ュー材用としては軟質で耐摩耗性に劣る。このため80
06C−1100℃から空冷し、さらに200℃〜60
0℃で1回以上の焼戻しを行う。焼入れ温度を800℃
未満にすると基地中への合金のとけ込みが不十分であり
、焼入れ効果がない。焼入れ上限温度は高いほど好まし
いが、1150℃より高くすると溶融が起り始めるので
安全をみて1100℃とする。また焼戻し温度が200
℃未満の場合、オーステナイトのマルテンサイトあるい
はベイナイトへの変態が十分でない。また600℃より
高くなるといわゆる過時効になり、基地組織の軟化が生
じる。本発明の合金は合金量が多く、残留オーステナイ
トの分解がむずかしい。このため焼戻し温度は200℃
〜600℃で1回以上実施するのが望ましい。
このようにして得られる本発明の合金鋳鉄材の硬さはH
RC60〜75に達する。
RC60〜75に達する。
以下本発明の実施例について説明する。
第1表に示す成分組成を有する合金鋳鉄材を高周波溶解
炉にて1600℃で溶解し、スクリュー鋳型用砂型に鋳
込み、常温まで冷却の後1050℃から空冷し、さらに
550℃で焼戻しを3回実施し、供試材を得た。この供
試材と従来の未処理5KD61とCV D (T iC
の化学蒸着)およびW C溶射を行ったものとの比較結
果を第2表に示す。本データは籾殻圧縮成形機スクリュ
ーでの実験結果である。
炉にて1600℃で溶解し、スクリュー鋳型用砂型に鋳
込み、常温まで冷却の後1050℃から空冷し、さらに
550℃で焼戻しを3回実施し、供試材を得た。この供
試材と従来の未処理5KD61とCV D (T iC
の化学蒸着)およびW C溶射を行ったものとの比較結
果を第2表に示す。本データは籾殻圧縮成形機スクリュ
ーでの実験結果である。
第 2 表
第2表の実験結果から本発明の合金鋳鉄材が、5KD6
1の金型鋼あるいはCVDおよびWC溶肘の表面便化材
よりも約4倍以上の耐久性のあることがわかる。
1の金型鋼あるいはCVDおよびWC溶肘の表面便化材
よりも約4倍以上の耐久性のあることがわかる。
次に、本発明の供試材1のミクロ組織を示す700倍の
SEM写真を添付第1図に示す。同写真中黒く見える塊
状のものがバナジウム炭化物であり、組織全体にわたり
均一に分布している。このバナジウム炭化物の硬さはH
v2800にも達し、また基地内部にも微細な二次炭化
物が析出している。
SEM写真を添付第1図に示す。同写真中黒く見える塊
状のものがバナジウム炭化物であり、組織全体にわたり
均一に分布している。このバナジウム炭化物の硬さはH
v2800にも達し、また基地内部にも微細な二次炭化
物が析出している。
焼入れ一焼戻し熱処理により、基地も針状のマルテンサ
イトおよびベイナイト組織に交響しており、全体硬度は
HRC63に達している。
イトおよびベイナイト組織に交響しており、全体硬度は
HRC63に達している。
これらの組織要素および硬度が第2表に示す性能の差と
なって表われている。
なって表われている。
以上詳述した通り、本発明の合金鋳鉄材は粒状の微細炭
化バナジウムが均一に分散した組織となっており、著し
く高い耐摩耗性を有する。
化バナジウムが均一に分散した組織となっており、著し
く高い耐摩耗性を有する。
このためCVDやWC溶射等の表面処理をする必要がな
い。このように高い耐摩耗性を有する合金鋳鉄材は籾殻
等の圧縮成形に用いるスクリュー材として極めて有用で
ある。
い。このように高い耐摩耗性を有する合金鋳鉄材は籾殻
等の圧縮成形に用いるスクリュー材として極めて有用で
ある。
第1図は本発明の供試材1のS E iVi写真(70
0倍)である。 手 わモ ネ「11 正 書 (方式)%
式% 1 事件の表示
姿与\昭和61年特許願第173087号 2 発明の名称 圧縮成形機スクリュー用合金詩鉄材 3 補正をする者 事件との関係 ′F?I許出願人 名 称 日立金属株式会社 4代哩人 住所 東京都新宿区下宮比町15番地 飯田橋ハイタウン220号 i′Kf和61年9月30日(発送日)第14頁第18
行乃至第19行の「第1図は本発明の供試材1のSEM
写真(700倍)である。」を「第1図は本発明の供試
材1の全屈組織のSE〜1写真(700侶)である。」
と訂正する。
0倍)である。 手 わモ ネ「11 正 書 (方式)%
式% 1 事件の表示
姿与\昭和61年特許願第173087号 2 発明の名称 圧縮成形機スクリュー用合金詩鉄材 3 補正をする者 事件との関係 ′F?I許出願人 名 称 日立金属株式会社 4代哩人 住所 東京都新宿区下宮比町15番地 飯田橋ハイタウン220号 i′Kf和61年9月30日(発送日)第14頁第18
行乃至第19行の「第1図は本発明の供試材1のSEM
写真(700倍)である。」を「第1図は本発明の供試
材1の全屈組織のSE〜1写真(700侶)である。」
と訂正する。
Claims (2)
- (1)化学成分が重量比でC2.5〜3.8%、Si0
.3〜2.0%、Mn0.3〜1.0%、Cr3.5〜
6.5%、Mo0.5〜5.0%、W0.5〜8.0%
、V5.0〜15.0%、P0.2%以下、S0.1%
以下、残部が実質的にFeからなり、かつ800℃〜1
100℃に加熱後空冷処理し、200℃〜600℃にて
焼戻すことにより硬さ(HRC)が60〜75であるこ
とを特徴とする圧縮成形機スクリュー用合金鋳鉄材。 - (2)化学成分が重量比でC2.5〜3.8%、Si0
.3〜2.0%、Mn0.3〜1.0%、Cr3.5〜
6.5%、Mo0.5〜5.0%、W0.5〜8.0%
、V5.0〜15.0%、P0.2%以下、S0.1%
以下、Nb5.0%以下、Co10.0%以下、Ti0
.5%以下、残部が実質的にFeからなり、かつ800
℃〜1100℃に加熱後空冷処理し、200℃〜600
℃にて焼戻すことにより硬さ(HRC)が60〜75で
あることを特徴とする圧縮成形機スクリュー用合金鋳鉄
材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17308786A JPS6328843A (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 圧縮成形機スクリユ−用合金鋳鉄材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17308786A JPS6328843A (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 圧縮成形機スクリユ−用合金鋳鉄材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6328843A true JPS6328843A (ja) | 1988-02-06 |
Family
ID=15953960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17308786A Pending JPS6328843A (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 圧縮成形機スクリユ−用合金鋳鉄材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6328843A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0288745A (ja) * | 1988-09-27 | 1990-03-28 | Nippon Steel Corp | 熱間圧延用ロール材 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6137949A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-22 | Hitachi Metals Ltd | 耐肌荒性、耐摩耗性に優れた合金鋳鉄材 |
JPS6144154A (ja) * | 1984-08-07 | 1986-03-03 | Hitachi Metals Ltd | スリーブ及びプランジヤ用合金鋳鉄 |
-
1986
- 1986-07-23 JP JP17308786A patent/JPS6328843A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6137949A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-22 | Hitachi Metals Ltd | 耐肌荒性、耐摩耗性に優れた合金鋳鉄材 |
JPS6144154A (ja) * | 1984-08-07 | 1986-03-03 | Hitachi Metals Ltd | スリーブ及びプランジヤ用合金鋳鉄 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0288745A (ja) * | 1988-09-27 | 1990-03-28 | Nippon Steel Corp | 熱間圧延用ロール材 |
JPH0534413B2 (ja) * | 1988-09-27 | 1993-05-24 | Nippon Steel Corp |
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