JP3022280B2 - 耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法 - Google Patents
耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐震性に優れる鉄
筋用鋼材の製造方法に関し、より詳しくは降伏強度が３
４５ＭＰａ以上、降伏比が０．８以下、降伏伸びが１．
４％以上、且つ、シャルピー衝撃値が２７Ｊ／ｃｍ2 以
上である耐震性に優れたコンクリート鉄筋用鋼材の製造
方法に関する。
筋用鋼材の製造方法に関し、より詳しくは降伏強度が３
４５ＭＰａ以上、降伏比が０．８以下、降伏伸びが１．
４％以上、且つ、シャルピー衝撃値が２７Ｊ／ｃｍ2 以
上である耐震性に優れたコンクリート鉄筋用鋼材の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来コンクリート用鉄筋には、JIS G 31
12に「鉄筋コンクリ−ト用棒鋼」としてその化学成分と
機械的性質が規格化された鋼材が用いられてきた。現
在、この規格鋼材は通常の一般ビル建築構造用鉄筋とし
て使用されている。
12に「鉄筋コンクリ−ト用棒鋼」としてその化学成分と
機械的性質が規格化された鋼材が用いられてきた。現
在、この規格鋼材は通常の一般ビル建築構造用鉄筋とし
て使用されている。
【０００３】しかしながら、先の兵庫県南部地震を始め
とした巨大地震の発生を契機に、耐震基準の見直しが行
われており、その結果、従来の鉄筋用鋼材よりも高強度
で高靱性を有する鉄筋用鋼材に対する要求が大きくなっ
ている。
とした巨大地震の発生を契機に、耐震基準の見直しが行
われており、その結果、従来の鉄筋用鋼材よりも高強度
で高靱性を有する鉄筋用鋼材に対する要求が大きくなっ
ている。
【０００４】高強度鉄筋用鋼材に関しては、例えば特公
平７−２６１５２号公報に「降伏伸びの大きい高強度鉄
筋用鋼の製造方法」が提案されている。この公報に記載
の方法で製造すれば、確かに鉄筋用鋼に高い降伏強度と
大きな降伏伸びを付与することが可能ではある。しか
し、鉄筋用鋼の靱性について配慮された製造方法にはな
っていない。そのため、前記の公報に提案された方法で
製造された高強度鉄筋用鋼は、建物に衝撃的に大きな応
力がかかる巨大地震が発生した際の備えとしては必ずし
も充分なものとは言えない。
平７−２６１５２号公報に「降伏伸びの大きい高強度鉄
筋用鋼の製造方法」が提案されている。この公報に記載
の方法で製造すれば、確かに鉄筋用鋼に高い降伏強度と
大きな降伏伸びを付与することが可能ではある。しか
し、鉄筋用鋼の靱性について配慮された製造方法にはな
っていない。そのため、前記の公報に提案された方法で
製造された高強度鉄筋用鋼は、建物に衝撃的に大きな応
力がかかる巨大地震が発生した際の備えとしては必ずし
も充分なものとは言えない。
【０００５】特公昭６３−６４４９４号公報には「降伏
棚比の大きい高強度鉄筋用鋼の製造法」が提案されてい
る。この公報に記載の技術では高強度鉄筋用鋼の靱性に
対して配慮はなされているものの、所謂「降伏棚比」を
規定して靱性を確保しようとするものである。そのた
め、建物に衝撃的に複雑で大きな応力がかかる巨大地震
に対しては、前記公報に提案された方法で製造された高
強度鉄筋用鋼も必ずしも充分な備えになるとは言い難
い。
棚比の大きい高強度鉄筋用鋼の製造法」が提案されてい
る。この公報に記載の技術では高強度鉄筋用鋼の靱性に
対して配慮はなされているものの、所謂「降伏棚比」を
規定して靱性を確保しようとするものである。そのた
め、建物に衝撃的に複雑で大きな応力がかかる巨大地震
に対しては、前記公報に提案された方法で製造された高
強度鉄筋用鋼も必ずしも充分な備えになるとは言い難
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記現状に鑑
みなされたもので、その目的は降伏強度が３４５ＭＰａ
以上、降伏比が０．８以下、降伏伸びが１．４％以上で
あって、且つ、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値が２７
Ｊ／ｃｍ2 以上である耐震性に優れる鉄筋用鋼材を、高
い生産性の下に製造する方法を提供することにある。特
に、上記特性を満足させることで耐震性能を大幅にアッ
プし、先の兵庫県南部地震のような巨大地震が発生して
も充分耐え得るような、耐震性に優れたコンクリート用
鉄筋の製造方法を提供することを最大の目的とするもの
である。
みなされたもので、その目的は降伏強度が３４５ＭＰａ
以上、降伏比が０．８以下、降伏伸びが１．４％以上で
あって、且つ、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値が２７
Ｊ／ｃｍ2 以上である耐震性に優れる鉄筋用鋼材を、高
い生産性の下に製造する方法を提供することにある。特
に、上記特性を満足させることで耐震性能を大幅にアッ
プし、先の兵庫県南部地震のような巨大地震が発生して
も充分耐え得るような、耐震性に優れたコンクリート用
鉄筋の製造方法を提供することを最大の目的とするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するために先ず現行のJIS G 3112規格鋼材の常温
における衝撃試験及び引張試験を行い、耐震性能上の問
題点を検討した。その結果、ＪＩＳ規格鋼材は耐震鉄筋
用鋼材に必要な機械的特性、なかでも靱性、引張伸び及
び降伏比が低く、耐震鉄筋用として使用するにはあまり
好ましくないことが明らかとなった。従って、構造物の
安全性を高めるためには靱性に優れ、且つ、引張伸びと
降伏比の高い高強度鉄筋を使用することが重要であると
の結論に達した。
を解決するために先ず現行のJIS G 3112規格鋼材の常温
における衝撃試験及び引張試験を行い、耐震性能上の問
題点を検討した。その結果、ＪＩＳ規格鋼材は耐震鉄筋
用鋼材に必要な機械的特性、なかでも靱性、引張伸び及
び降伏比が低く、耐震鉄筋用として使用するにはあまり
好ましくないことが明らかとなった。従って、構造物の
安全性を高めるためには靱性に優れ、且つ、引張伸びと
降伏比の高い高強度鉄筋を使用することが重要であると
の結論に達した。
【０００８】そこで本発明者は次に、耐震性能と機械的
特性の関係、更には靱性、引張伸び及び降伏比を高める
ことのできる組織に関して検討を重ねた結果、下記〜
の知見を得た。
特性の関係、更には靱性、引張伸び及び降伏比を高める
ことのできる組織に関して検討を重ねた結果、下記〜
の知見を得た。
【０００９】衝撃的に複雑で大きな応力がかかる場
合、鋼材の靱性としては所謂「降伏棚比」を確保するよ
りも衝撃値そのものを大きくすることが重要である。
合、鋼材の靱性としては所謂「降伏棚比」を確保するよ
りも衝撃値そのものを大きくすることが重要である。
【００１０】鋼材の表面近傍を微細なフェライト・パ
−ライト組織とすれば衝撃値、引張伸び及び降伏比を高
めることができる。
−ライト組織とすれば衝撃値、引張伸び及び降伏比を高
めることができる。
【００１１】上記の組織とするには中間圧延及び／又
は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材の表面を６００〜
７００℃の温度域に急冷すればよい。
は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材の表面を６００〜
７００℃の温度域に急冷すればよい。
【００１２】上記の処理に続いて圧延仕上げ温度を
７５０〜９５０℃の範囲に制御し、その後３℃／ｓを超
え１０℃／ｓまでの冷却速度で５５０〜４００℃の温度
域の温度まで加速冷却した後放冷すれば効果が大きい。
７５０〜９５０℃の範囲に制御し、その後３℃／ｓを超
え１０℃／ｓまでの冷却速度で５５０〜４００℃の温度
域の温度まで加速冷却した後放冷すれば効果が大きい。
【００１３】兵庫県南部地震クラスの巨大地震に対し
て高層ビルや橋梁などが耐え得るためには、少なくとも
コンクリート鉄筋用鋼材には、（イ）降伏強度３４５Ｍ
Ｐａ以上、降伏比０．８以下、降伏伸び１．４％以上の
引張特性と、（ロ）２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値２
７Ｊ／ｃｍ2 以上の衝撃特性、の双方が必要である。
て高層ビルや橋梁などが耐え得るためには、少なくとも
コンクリート鉄筋用鋼材には、（イ）降伏強度３４５Ｍ
Ｐａ以上、降伏比０．８以下、降伏伸び１．４％以上の
引張特性と、（ロ）２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値２
７Ｊ／ｃｍ2 以上の衝撃特性、の双方が必要である。
【００１４】上記との処理を行えば、サイズが呼
び名Ｄ３２以上の太径であっても、降伏強度が３４５Ｍ
Ｐａ以上、降伏比が０．８以下、降伏伸びが１．４％以
上、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値が２７Ｊ／ｃｍ2
以上を有する微細なフェライト・パ−ライト組織からな
る鉄筋用鋼材が得られる。
び名Ｄ３２以上の太径であっても、降伏強度が３４５Ｍ
Ｐａ以上、降伏比が０．８以下、降伏伸びが１．４％以
上、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値が２７Ｊ／ｃｍ2
以上を有する微細なフェライト・パ−ライト組織からな
る鉄筋用鋼材が得られる。
【００１５】上記知見に基づく本発明は、下記（１）と
（２）に示す耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法を要
旨とする。
（２）に示す耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法を要
旨とする。
【００１６】（１）圧延工程が粗圧延、中間圧延及び仕
上げ圧延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の
製造方法であって、重量％で、Ｃ：０．１０〜０．４０
％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍｎ：０．６０〜
２．００％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、Ｎ：
０．００１〜０．００７％、Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｎｉ：
０．３％以下、Ｍｏ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０１％
以下、残部Ｆｅ及び不可避不純物の組成を有する鋼材
を、９５０〜１２５０℃の温度域に加熱して粗圧延を行
い、次いで中間圧延及び／又は仕上げ圧延のパス間で水
冷して鋼材の表面を６００〜７００℃の温度域に急冷す
ることを１回〜５回繰り返しながら圧延し、更に、圧延
仕上げ温度を７５０〜９５０℃の範囲に制御して圧延を
終了し、その後３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速
度で５５０〜４００℃の温度域の温度まで加速冷却した
後放冷することを特徴とする耐震性に優れる鉄筋用鋼材
の製造方法。
上げ圧延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の
製造方法であって、重量％で、Ｃ：０．１０〜０．４０
％、Ｓｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍｎ：０．６０〜
２．００％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、Ｎ：
０．００１〜０．００７％、Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｎｉ：
０．３％以下、Ｍｏ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０１％
以下、残部Ｆｅ及び不可避不純物の組成を有する鋼材
を、９５０〜１２５０℃の温度域に加熱して粗圧延を行
い、次いで中間圧延及び／又は仕上げ圧延のパス間で水
冷して鋼材の表面を６００〜７００℃の温度域に急冷す
ることを１回〜５回繰り返しながら圧延し、更に、圧延
仕上げ温度を７５０〜９５０℃の範囲に制御して圧延を
終了し、その後３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速
度で５５０〜４００℃の温度域の温度まで加速冷却した
後放冷することを特徴とする耐震性に優れる鉄筋用鋼材
の製造方法。
【００１７】（２）圧延工程が粗圧延、中間圧延及び仕
上げ圧延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の
製造方法であって、上記（１）に記載の成分と含有量、
及び重量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００８０％、残
部Ｆｅ及び不可避不純物の組成を有する鋼材を、９５０
〜１２５０℃の温度域に加熱して粗圧延を行い、次いで
中間圧延及び／又は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材
の表面を６００〜７００℃の温度域に急冷することを１
回〜５回繰り返しながら圧延し、更に、圧延仕上げ温度
を７５０〜９５０℃の範囲に制御して圧延を終了し、そ
の後３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速度で５５０
〜４００℃の温度域の温度まで加速冷却した後放冷する
ことを特徴とする耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方
法。
上げ圧延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の
製造方法であって、上記（１）に記載の成分と含有量、
及び重量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００８０％、残
部Ｆｅ及び不可避不純物の組成を有する鋼材を、９５０
〜１２５０℃の温度域に加熱して粗圧延を行い、次いで
中間圧延及び／又は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材
の表面を６００〜７００℃の温度域に急冷することを１
回〜５回繰り返しながら圧延し、更に、圧延仕上げ温度
を７５０〜９５０℃の範囲に制御して圧延を終了し、そ
の後３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速度で５５０
〜４００℃の温度域の温度まで加速冷却した後放冷する
ことを特徴とする耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方
法。
【００１８】（３）圧延工程が粗圧延、中間圧延及び仕
上げ圧延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の
製造方法であって、上記（１）に記載の成分と含有量、
並びに重量％で、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＮｂ：
０．０１〜０．１０％の１種以上、残部Ｆｅ及び不可避
不純物の組成を有する鋼材を、９５０〜１２５０℃の温
度域に加熱して粗圧延を行い、次いで中間圧延及び／又
は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材の表面を６００〜
７００℃の温度域に急冷することを１回〜５回繰り返し
ながら圧延し、更に、圧延仕上げ温度を７５０〜９５０
℃の範囲に制御して圧延を終了し、その後３℃／ｓを超
え１０℃／ｓまでの冷却速度で５５０〜４００℃の温度
域の温度まで加速冷却した後放冷することを特徴とする
耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法。
上げ圧延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の
製造方法であって、上記（１）に記載の成分と含有量、
並びに重量％で、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＮｂ：
０．０１〜０．１０％の１種以上、残部Ｆｅ及び不可避
不純物の組成を有する鋼材を、９５０〜１２５０℃の温
度域に加熱して粗圧延を行い、次いで中間圧延及び／又
は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材の表面を６００〜
７００℃の温度域に急冷することを１回〜５回繰り返し
ながら圧延し、更に、圧延仕上げ温度を７５０〜９５０
℃の範囲に制御して圧延を終了し、その後３℃／ｓを超
え１０℃／ｓまでの冷却速度で５５０〜４００℃の温度
域の温度まで加速冷却した後放冷することを特徴とする
耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法。
【００１９】（４）圧延工程が粗圧延、中間圧延及び仕
上げ圧延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の
製造方法であって、請求項１に記載の成分と含有量、及
び重量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００８０％、並び
に、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＮｂ：０．０１〜
０．１０％の１種以上、残部Ｆｅ及び不可避不純物の組
成を有する鋼材を、９５０〜１２５０℃の温度域に加熱
して粗圧延を行い、次いで中間圧延及び／又は仕上げ圧
延のパス間で水冷して鋼材の表面を６００〜７００℃の
温度域に急冷することを１回〜５回繰り返しながら圧延
し、更に、圧延仕上げ温度を７５０〜９５０℃の範囲に
制御して圧延を終了し、その後３℃／ｓを超え１０℃／
ｓまでの冷却速度で５５０〜４００℃の温度域の温度ま
で加速冷却した後放冷することを特徴とする耐震性に優
れる鉄筋用鋼材の製造方法。
上げ圧延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の
製造方法であって、請求項１に記載の成分と含有量、及
び重量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００８０％、並び
に、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＮｂ：０．０１〜
０．１０％の１種以上、残部Ｆｅ及び不可避不純物の組
成を有する鋼材を、９５０〜１２５０℃の温度域に加熱
して粗圧延を行い、次いで中間圧延及び／又は仕上げ圧
延のパス間で水冷して鋼材の表面を６００〜７００℃の
温度域に急冷することを１回〜５回繰り返しながら圧延
し、更に、圧延仕上げ温度を７５０〜９５０℃の範囲に
制御して圧延を終了し、その後３℃／ｓを超え１０℃／
ｓまでの冷却速度で５５０〜４００℃の温度域の温度ま
で加速冷却した後放冷することを特徴とする耐震性に優
れる鉄筋用鋼材の製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各要件について詳
しく説明する。なお、成分含有量の「％」は「重量％」
を意味する。
しく説明する。なお、成分含有量の「％」は「重量％」
を意味する。
【００２１】（Ａ）鋼材の化学組成 Ｃ： Ｃは強度を高めるのに有効な元素である。しかし、その
含有量が０．１０％未満では添加効果に乏しく所望の強
度が得られない。一方、０．４０％を超えると、本発明
の製造方法によっても製品鋼材の靱性が目標値に達しな
い。従って、Ｃの含有量を０．１０〜０．４０％とし
た。
含有量が０．１０％未満では添加効果に乏しく所望の強
度が得られない。一方、０．４０％を超えると、本発明
の製造方法によっても製品鋼材の靱性が目標値に達しな
い。従って、Ｃの含有量を０．１０〜０．４０％とし
た。
【００２２】Ｓｉ： Ｓｉは焼入れ性と強度を向上させるのに有効な元素であ
る。しかし、その含有量が０．０５％未満では所望の強
度が確保できず、０．６０％を超えると靱性の劣化を招
くことになるので、その含有量を０．０５〜０．６０％
とした。
る。しかし、その含有量が０．０５％未満では所望の強
度が確保できず、０．６０％を超えると靱性の劣化を招
くことになるので、その含有量を０．０５〜０．６０％
とした。
【００２３】Ｍｎ： Ｍｎは鋼の焼入れ性向上及び熱間延性向上に有効な元素
である。しかし、その含有量が０．６０％未満では充分
な焼入れ性が得られず、２．００％を超えて含有させる
と偏析を起こし、却って熱間延性が低下するようにな
る。従って、Ｍｎの含有量を０．６０〜２．００％とし
た。
である。しかし、その含有量が０．６０％未満では充分
な焼入れ性が得られず、２．００％を超えて含有させる
と偏析を起こし、却って熱間延性が低下するようにな
る。従って、Ｍｎの含有量を０．６０〜２．００％とし
た。
【００２４】Ａｌ： Ａｌは鋼の脱酸の安定化及び均質化を図る作用がある。
更に、Ｎと結合して微細なＡｌＮを形成し結晶粒を微細
にして靱性と強度を向上させる効果も有する。しかし、
その含有量が０．００５％未満では所望の効果が得られ
ず、０．０８０％を超えると前記効果が飽和するばかり
か、却って熱間圧延中に鋼材表面に割れを生ずることと
なるので、Ａｌの含有量を０．００５〜０．０８０％と
した。
更に、Ｎと結合して微細なＡｌＮを形成し結晶粒を微細
にして靱性と強度を向上させる効果も有する。しかし、
その含有量が０．００５％未満では所望の効果が得られ
ず、０．０８０％を超えると前記効果が飽和するばかり
か、却って熱間圧延中に鋼材表面に割れを生ずることと
なるので、Ａｌの含有量を０．００５〜０．０８０％と
した。
【００２５】Ｎ ： ＮはＡｌと結合して微細なＡｌＮを形成し、結晶粒を微
細にして靱性と強度を向上させる作用を有する。しか
し、その含有量が０．００７％未満では結晶粒を微細化
するのに有効な量のＡｌＮが生成しなくなり、一方、
０．００７％を超えると、靱性の劣化を招く。従って、
Ｎの含有量を０．００１〜０．００７％とした。
細にして靱性と強度を向上させる作用を有する。しか
し、その含有量が０．００７％未満では結晶粒を微細化
するのに有効な量のＡｌＮが生成しなくなり、一方、
０．００７％を超えると、靱性の劣化を招く。従って、
Ｎの含有量を０．００１〜０．００７％とした。
【００２６】Ｂ： Ｂは添加しなくても良い。添加すれば焼入れ性を高める
作用がある。この効果を確実に得るにはＢは０．０００
３％以上の含有量とすることが望ましい。しかし、その
含有量が０．００８０％を超えると前記効果が飽和する
ことに加えて、結晶粒の粗大化をきたして靱性の劣化を
招く場合がある。従って、Ｂの含有量を０〜０．００８
０％とした。
作用がある。この効果を確実に得るにはＢは０．０００
３％以上の含有量とすることが望ましい。しかし、その
含有量が０．００８０％を超えると前記効果が飽和する
ことに加えて、結晶粒の粗大化をきたして靱性の劣化を
招く場合がある。従って、Ｂの含有量を０〜０．００８
０％とした。
【００２７】Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＴｉ： 本発明で用いる鋼が上記の成分元素に加えて、Ｐ、Ｓ、
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＴｉを通常の不純物のレベルで含
んでいても、本発明によって得られる耐震性に優れる鉄
筋用鋼材の特性に対しては何ら影響がない。従って、不
純物元素としてＰ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０
％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｎｉ：０．３％以下、Ｍ
ｏ：０．１％以下及びＴｉ：０．０１％以下とした。な
お、鉄筋用鋼材の靱性を高めておけば、衝撃的に複雑で
大きな応力が加わった場合でもコンクリート構造物の安
全性は大きなものとなるので、２ｍｍＶノッチシャルピ
ー衝撃値のより大きな値を確保するために、特に不純物
元素としてのＰは０．０１５％以下に、又、Ｓも０．０
１５％以下に規制することが好ましい。
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＴｉを通常の不純物のレベルで含
んでいても、本発明によって得られる耐震性に優れる鉄
筋用鋼材の特性に対しては何ら影響がない。従って、不
純物元素としてＰ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０
％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｎｉ：０．３％以下、Ｍ
ｏ：０．１％以下及びＴｉ：０．０１％以下とした。な
お、鉄筋用鋼材の靱性を高めておけば、衝撃的に複雑で
大きな応力が加わった場合でもコンクリート構造物の安
全性は大きなものとなるので、２ｍｍＶノッチシャルピ
ー衝撃値のより大きな値を確保するために、特に不純物
元素としてのＰは０．０１５％以下に、又、Ｓも０．０
１５％以下に規制することが好ましい。
【００２８】本発明に係る鋼にはその組成として、上記
の成分に加えて、更に、Ｖ及びＮｂのうちの１種以上を
含んでいても良い。これらの合金元素の作用効果と望ま
しい含有量は下記のとおりである。
の成分に加えて、更に、Ｖ及びＮｂのうちの１種以上を
含んでいても良い。これらの合金元素の作用効果と望ま
しい含有量は下記のとおりである。
【００２９】Ｖ、Ｎｂ： Ｖ及びＮｂは鋼の焼入れ性を向上させるとともに、鋼中
で炭化物を形成して結晶粒を微細化して靱性と強度を向
上させる効果を有する。従って、Ｖ及びＮｂは必要に応
じて一方又は両方を添加しても良い。しかし、Ｖの場合
には０．０１％未満の含有量では所望の効果が得られ
ず、０．２０％を超えて含有すると前記効果が飽和する
ばかりか、却って脆化現象を引き起こし常温衝撃値の大
きな低下を招く。一方、Ｎｂの場合にも、０．０１％未
満の含有量では所望の効果が得られず、０．１０％を超
えて含有すると前記効果が飽和するばかりか、却って脆
化現象を引き起こし靱性の低下を招く。従って、これら
の合金元素を１種以上添加する場合には、Ｖ：０．０１
〜０．２０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１０％の含有量と
するのが良い。
で炭化物を形成して結晶粒を微細化して靱性と強度を向
上させる効果を有する。従って、Ｖ及びＮｂは必要に応
じて一方又は両方を添加しても良い。しかし、Ｖの場合
には０．０１％未満の含有量では所望の効果が得られ
ず、０．２０％を超えて含有すると前記効果が飽和する
ばかりか、却って脆化現象を引き起こし常温衝撃値の大
きな低下を招く。一方、Ｎｂの場合にも、０．０１％未
満の含有量では所望の効果が得られず、０．１０％を超
えて含有すると前記効果が飽和するばかりか、却って脆
化現象を引き起こし靱性の低下を招く。従って、これら
の合金元素を１種以上添加する場合には、Ｖ：０．０１
〜０．２０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１０％の含有量と
するのが良い。
【００３０】（Ｂ）熱間圧延 （Ｂ−１）加熱 熱間での連続圧延に際しての加熱温度は、オーステナイ
ト結晶粒の粗大化を防ぐため低温であることが望ましい
が、９５０℃未満では圧延時に割れを生ずる恐れがあ
り、又低温ほど圧延抵抗が高くなって圧延機に過度の負
荷がかかる。一方、加熱温度が１２５０℃を超えると圧
延素材の表面酸化が著しくなって圧延時に表面割れを生
ずる。従って、加熱温度を９５０〜１２５０℃とした。
ト結晶粒の粗大化を防ぐため低温であることが望ましい
が、９５０℃未満では圧延時に割れを生ずる恐れがあ
り、又低温ほど圧延抵抗が高くなって圧延機に過度の負
荷がかかる。一方、加熱温度が１２５０℃を超えると圧
延素材の表面酸化が著しくなって圧延時に表面割れを生
ずる。従って、加熱温度を９５０〜１２５０℃とした。
【００３１】（Ｂ−２）中間圧延及び／又は仕上げ圧延
のパス間水冷 熱間連続圧延工程は、粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧延
の３工程からなるが、このうち中間圧延及び／又は仕上
げ圧延のパス間において水冷を行い、鋼材の表面を６０
０〜７００℃の温度域に急冷することを１〜５回繰り返
しながら圧延することが重要である。すなわち、中間圧
延及び／又は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材の表面
をＡr1点を下回る７００℃以下に急冷してオ−ステナイ
トからフェライトとパ−ライトに変態させる処理と、鋼
材内部の保有熱により復熱させてフェライト・パ−ライ
トからオ−ステナイトへ逆変態させる処理を繰り返すこ
とにより、最終的な鋼材の組織を微細なフェライト・パ
ーライト組織にすることが必要である。前記の処理によ
って鋼材の表面を微細なフェライト・パーライト組織に
することで始めて鋼材の靱性と強度を著しく改善するこ
とが可能となる。
のパス間水冷 熱間連続圧延工程は、粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧延
の３工程からなるが、このうち中間圧延及び／又は仕上
げ圧延のパス間において水冷を行い、鋼材の表面を６０
０〜７００℃の温度域に急冷することを１〜５回繰り返
しながら圧延することが重要である。すなわち、中間圧
延及び／又は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材の表面
をＡr1点を下回る７００℃以下に急冷してオ−ステナイ
トからフェライトとパ−ライトに変態させる処理と、鋼
材内部の保有熱により復熱させてフェライト・パ−ライ
トからオ−ステナイトへ逆変態させる処理を繰り返すこ
とにより、最終的な鋼材の組織を微細なフェライト・パ
ーライト組織にすることが必要である。前記の処理によ
って鋼材の表面を微細なフェライト・パーライト組織に
することで始めて鋼材の靱性と強度を著しく改善するこ
とが可能となる。
【００３２】パス間水冷した場合の鋼材表面温度が７０
０℃を上回る場合はオ−ステナイトからフェライトとパ
−ライトへの変態が充分起こらないので所望の組織が得
られず、６００℃を下回る場合は鋼材内部の保有熱によ
る復熱による再加熱が充分でないためフェライト・パ−
ライトからオ−ステナイトへの逆変態が不十分となって
やはり所望の組織が得られない。従って、前記のパス間
水冷を行う場合に鋼材の表面を急冷する温度は６００〜
７００℃の温度域としなければならない。
０℃を上回る場合はオ−ステナイトからフェライトとパ
−ライトへの変態が充分起こらないので所望の組織が得
られず、６００℃を下回る場合は鋼材内部の保有熱によ
る復熱による再加熱が充分でないためフェライト・パ−
ライトからオ−ステナイトへの逆変態が不十分となって
やはり所望の組織が得られない。従って、前記のパス間
水冷を行う場合に鋼材の表面を急冷する温度は６００〜
７００℃の温度域としなければならない。
【００３３】前記したパス間水冷を１回以上行うことに
より、鋼材表面を微細なフェライト・パ−ライト組織に
することが可能であるが、６回以上繰り返してもフェラ
イト・パーライト組織を微細化する効果が飽和する。従
って、パス間水冷は１〜５回繰り返すこととした。
より、鋼材表面を微細なフェライト・パ−ライト組織に
することが可能であるが、６回以上繰り返してもフェラ
イト・パーライト組織を微細化する効果が飽和する。従
って、パス間水冷は１〜５回繰り返すこととした。
【００３４】ところで、パス間水冷する「鋼材表面」は
単に鋼材の表面に留まらず、鋼材表面から半径比で０．
３の深さの部位までであっても良い。パス間水冷によっ
て６００〜７００℃の温度域に急冷される部位が前記深
さまでの場合には所謂「表面部」の組織が微細となっ
て、降伏強度３４５ＭＰａ以上、降伏比０．８以下、降
伏伸び１．４％以上、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値
が２７Ｊ／ｃｍ2 以上という耐震鉄筋用鋼材に必要な特
性を付与することができるためである。これに対して前
記深さが鋼材表面から半径比で０．３の深さを超える
と、内部保有熱量が小さくなって復熱による再加熱が充
分起こらなくなって所望の組織が得られなくなるととも
に、急冷後の圧延時に変形抵抗が大きくなって圧延機に
過度の負荷がかかってしまう。
単に鋼材の表面に留まらず、鋼材表面から半径比で０．
３の深さの部位までであっても良い。パス間水冷によっ
て６００〜７００℃の温度域に急冷される部位が前記深
さまでの場合には所謂「表面部」の組織が微細となっ
て、降伏強度３４５ＭＰａ以上、降伏比０．８以下、降
伏伸び１．４％以上、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値
が２７Ｊ／ｃｍ2 以上という耐震鉄筋用鋼材に必要な特
性を付与することができるためである。これに対して前
記深さが鋼材表面から半径比で０．３の深さを超える
と、内部保有熱量が小さくなって復熱による再加熱が充
分起こらなくなって所望の組織が得られなくなるととも
に、急冷後の圧延時に変形抵抗が大きくなって圧延機に
過度の負荷がかかってしまう。
【００３５】（Ｂ−３）圧延仕上げ温度 結晶粒微細化のためには圧延仕上げ温度を低くするほど
効果があるが、７５０℃を下回ると圧延機に対する負荷
が過大となることに加えて鋼材に表面割れが生じるよう
になり、一方、９５０℃を超えると結晶粒が粗大化して
所望の微細な組織が得られなくなるので、圧延仕上げ温
度を７５０〜９５０℃とした。なお、この圧延仕上げ温
度は、被圧延鋼材自身の復熱及び圧延時の加工発熱によ
って確保できる。
効果があるが、７５０℃を下回ると圧延機に対する負荷
が過大となることに加えて鋼材に表面割れが生じるよう
になり、一方、９５０℃を超えると結晶粒が粗大化して
所望の微細な組織が得られなくなるので、圧延仕上げ温
度を７５０〜９５０℃とした。なお、この圧延仕上げ温
度は、被圧延鋼材自身の復熱及び圧延時の加工発熱によ
って確保できる。
【００３６】（Ｃ）圧延後の冷却 圧延終了後は鋼材を３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷
却速度で５５０〜４００℃の温度域の温度まで加速冷却
する必要がある。１０℃／ｓを超える冷却速度で加速冷
却した場合には、表層部は焼きが入った所謂「低温変態
組織」となり内部はフェライト・パ−ライト組織となっ
て、組織が不均一となるため靱性並びに引張り特性の劣
化を招く。一方、３℃／ｓ以下の冷却速度では中心部の
組織が粗大なフェライト・パ−ライト組織となるため所
望の機械的特性（靱性並びに引張特性）が得られない。
従って、圧延後の冷却速度は３℃／ｓを超え１０℃／ｓ
までとした。
却速度で５５０〜４００℃の温度域の温度まで加速冷却
する必要がある。１０℃／ｓを超える冷却速度で加速冷
却した場合には、表層部は焼きが入った所謂「低温変態
組織」となり内部はフェライト・パ−ライト組織となっ
て、組織が不均一となるため靱性並びに引張り特性の劣
化を招く。一方、３℃／ｓ以下の冷却速度では中心部の
組織が粗大なフェライト・パ−ライト組織となるため所
望の機械的特性（靱性並びに引張特性）が得られない。
従って、圧延後の冷却速度は３℃／ｓを超え１０℃／ｓ
までとした。
【００３７】加速冷却する温度が５５０℃を超える場合
にはたとえ３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速度で
加速冷却しても所望の組織とならず、そのため所望の機
械的特性が得られない。一方、加速冷却する温度が４０
０℃を下回れば鋼材の内部まで焼きの入った組織となっ
て、やはり所望の機械的特性が得られなくなる場合があ
る。従って、３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速度
で加速冷却する温度を５５０〜４００℃の温度域の温度
とした。この加速冷却を行った後は放冷すれば良い。
にはたとえ３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速度で
加速冷却しても所望の組織とならず、そのため所望の機
械的特性が得られない。一方、加速冷却する温度が４０
０℃を下回れば鋼材の内部まで焼きの入った組織となっ
て、やはり所望の機械的特性が得られなくなる場合があ
る。従って、３℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速度
で加速冷却する温度を５５０〜４００℃の温度域の温度
とした。この加速冷却を行った後は放冷すれば良い。
【００３８】なお、ここでいう冷却速度とは鋼材表面に
おける冷却速度のことである。
おける冷却速度のことである。
【００３９】上記の（Ａ）に示した成分組成を有する鋼
材に、上記の（Ｂ）及び（Ｃ）に示した条件によって制
御圧延・加速冷却を行うことにより、降伏強度が３４５
ＭＰａ以上、降伏比が０．８以下、降伏伸びが１．４％
以上、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値が２７Ｊ／ｃｍ
2 以上という特性を有する耐震性に優れる高強度・高靱
性鉄筋を製造することができる。
材に、上記の（Ｂ）及び（Ｃ）に示した条件によって制
御圧延・加速冷却を行うことにより、降伏強度が３４５
ＭＰａ以上、降伏比が０．８以下、降伏伸びが１．４％
以上、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃値が２７Ｊ／ｃｍ
2 以上という特性を有する耐震性に優れる高強度・高靱
性鉄筋を製造することができる。
【００４０】
【実施例】表１に示す化学組成の鋼を通常の方法により
７０ｔ転炉溶製した。表１において、鋼Ａ〜Ｃは成分の
いずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比
較鋼であり、鋼Ｄ〜Ｈは本発明の対象鋼（以下、本発明
鋼という）である。
７０ｔ転炉溶製した。表１において、鋼Ａ〜Ｃは成分の
いずれかが本発明で規定する含有量の範囲から外れた比
較鋼であり、鋼Ｄ〜Ｈは本発明の対象鋼（以下、本発明
鋼という）である。
【００４１】次いで、これらの鋼を連続鋳造法により鋼
片となし、更に、通常の方法で３ｔビレットに分塊圧延
した。
片となし、更に、通常の方法で３ｔビレットに分塊圧延
した。
【００４２】この後、前記の３ｔビレットに表２〜８に
示す条件で連続圧延と冷却を施し、直径が３２、３５、
３８、４１及び５１ｍｍの棒鋼を製造した。なお、加速
冷却終了後は放冷した。
示す条件で連続圧延と冷却を施し、直径が３２、３５、
３８、４１及び５１ｍｍの棒鋼を製造した。なお、加速
冷却終了後は放冷した。
【００４３】こうして得られた棒鋼から制御圧延・冷却
したままの直径で長さが３０ｍｍの組織観察用試験片を
切り出し、表面から半径比で０．３の深さの部位の組織
を光学顕微鏡によって観察した。
したままの直径で長さが３０ｍｍの組織観察用試験片を
切り出し、表面から半径比で０．３の深さの部位の組織
を光学顕微鏡によって観察した。
【００４４】又、棒鋼の表面部からＪＩＳ４号引張試験
片及びＪＩＳ４号衝撃試験片（２ｍｍＶノッチシャルピ
ー衝撃試験片）を採取し、常温（２０℃）での衝撃特性
及び引張特性を調査した。
片及びＪＩＳ４号衝撃試験片（２ｍｍＶノッチシャルピ
ー衝撃試験片）を採取し、常温（２０℃）での衝撃特性
及び引張特性を調査した。
【００４５】試験結果の一例を表９〜１５に示す。表９
〜１５によれば、本発明で規定する化学組成を有する鋼
を、本発明で規定する条件で「熱間圧延−加速冷却」す
れば所望の降伏強度、降伏比、降伏伸び及びシャルピー
衝撃値が得られることが明らかである。
〜１５によれば、本発明で規定する化学組成を有する鋼
を、本発明で規定する条件で「熱間圧延−加速冷却」す
れば所望の降伏強度、降伏比、降伏伸び及びシャルピー
衝撃値が得られることが明らかである。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
【表６】
【００５２】
【表７】
【００５３】
【表８】
【００５４】
【表９】
【００５５】
【表１０】
【００５６】
【表１１】
【００５７】
【表１２】
【００５８】
【表１３】
【００５９】
【表１４】
【００６０】
【表１５】
【００６１】
【発明の効果】本発明の耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製
造方法によれば、比較的容易に、且つ高い生産性の下
に、降伏強度が３４５ＭＰａ以上、降伏比が０．８以
下、降伏伸びが１．４％以上で、且つ、２ｍｍＶノッチ
シャルピー衝撃値が２７Ｊ／ｃｍ2以上を有する耐震性
に優れた鉄筋用鋼材を製造することが可能である。従っ
て、ビルなどの鉄筋コンクリート用として使用される場
合にも安全性の高い耐震性能に優れた構造用鉄筋を提供
することができる。
造方法によれば、比較的容易に、且つ高い生産性の下
に、降伏強度が３４５ＭＰａ以上、降伏比が０．８以
下、降伏伸びが１．４％以上で、且つ、２ｍｍＶノッチ
シャルピー衝撃値が２７Ｊ／ｃｍ2以上を有する耐震性
に優れた鉄筋用鋼材を製造することが可能である。従っ
て、ビルなどの鉄筋コンクリート用として使用される場
合にも安全性の高い耐震性能に優れた構造用鉄筋を提供
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−95734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−164823（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−143704（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−49021（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−125143（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 8/06 - 8/08 B21B 1/16,3/00
Claims (4)
- 【請求項１】圧延工程が粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧
延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方
法であって、重量％で、Ｃ：０．１０〜０．４０％、Ｓ
ｉ：０．０５〜０．６０％、Ｍｎ：０．６０〜２．００
％、Ａｌ：０．００５〜０．０８０％、Ｎ：０．００１
〜０．００７％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３
０％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｎｉ：０．３％以下、
Ｍｏ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０１％以下、残部Ｆｅ
及び不可避不純物の組成を有する鋼材を、９５０〜１２
５０℃の温度域に加熱して粗圧延を行い、次いで中間圧
延及び／又は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材の表面
を６００〜７００℃の温度域に急冷することを１回〜５
回繰り返しながら圧延し、更に、圧延仕上げ温度を７５
０〜９５０℃の範囲に制御して圧延を終了し、その後３
℃／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速度で５５０〜４０
０℃の温度域の温度まで加速冷却した後放冷することを
特徴とする耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法。 - 【請求項２】圧延工程が粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧
延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方
法であって、請求項１に記載の成分と含有量、及び重量
％で、Ｂ：０．０００３〜０．００８０％、残部Ｆｅ及
び不可避不純物の組成を有する鋼材を、９５０〜１２５
０℃の温度域に加熱して粗圧延を行い、次いで中間圧延
及び／又は仕上げ圧延のパス間で水冷して鋼材の表面を
６００〜７００℃の温度域に急冷することを１回〜５回
繰り返しながら圧延し、更に、圧延仕上げ温度を７５０
〜９５０℃の範囲に制御して圧延を終了し、その後３℃
／ｓを超え１０℃／ｓまでの冷却速度で５５０〜４００
℃の温度域の温度まで加速冷却した後放冷することを特
徴とする耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法。 - 【請求項３】圧延工程が粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧
延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方
法であって、請求項１に記載の成分と含有量、並びに重
量％で、Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＮｂ：０．０１
〜０．１０％の１種以上、残部Ｆｅ及び不可避不純物の
組成を有する鋼材を、９５０〜１２５０℃の温度域に加
熱して粗圧延を行い、次いで中間圧延及び／又は仕上げ
圧延のパス間で水冷して鋼材の表面を６００〜７００℃
の温度域に急冷することを１回〜５回繰り返しながら圧
延し、更に、圧延仕上げ温度を７５０〜９５０℃の範囲
に制御して圧延を終了し、その後３℃／ｓを超え１０℃
／ｓまでの冷却速度で５５０〜４００℃の温度域の温度
まで加速冷却した後放冷することを特徴とする耐震性に
優れる鉄筋用鋼材の製造方法。 - 【請求項４】圧延工程が粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧
延の各工程からなる耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方
法であって、請求項１に記載の成分と含有量、及び重量
％で、Ｂ：０．０００３〜０．００８０％、並びに、
Ｖ：０．０１〜０．２０％及びＮｂ：０．０１〜０．１
０％の１種以上、残部Ｆｅ及び不可避不純物の組成を有
する鋼材を、９５０〜１２５０℃の温度域に加熱して粗
圧延を行い、次いで中間圧延及び／又は仕上げ圧延のパ
ス間で水冷して鋼材の表面を６００〜７００℃の温度域
に急冷することを１回〜５回繰り返しながら圧延し、更
に、圧延仕上げ温度を７５０〜９５０℃の範囲に制御し
て圧延を終了し、その後３℃／ｓを超え１０℃／ｓまで
の冷却速度で５５０〜４００℃の温度域の温度まで加速
冷却した後放冷することを特徴とする耐震性に優れる鉄
筋用鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7257654A JP3022280B2 (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7257654A JP3022280B2 (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0995735A JPH0995735A (ja) | 1997-04-08 |
| JP3022280B2 true JP3022280B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=17309260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7257654A Expired - Fee Related JP3022280B2 (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3022280B2 (ja) |
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| KR101290441B1 (ko) * | 2011-06-28 | 2013-07-26 | 현대제철 주식회사 | 내진용 철근 및 그 제조방법 |
| CN102876968B (zh) * | 2012-09-29 | 2014-07-09 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 一种高强抗震hrb500e热轧带肋钢筋的生产工艺及其钢筋 |
| CN103409683B (zh) * | 2013-08-28 | 2015-05-20 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种600MPa热轧带肋钢筋及其生产方法 |
| CN103451525B (zh) * | 2013-09-10 | 2015-05-13 | 武汉钢铁(集团)公司 | 屈服强度≥600MPa的耐腐蚀热轧带肋钢筋及生产方法 |
| CN109504902A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-03-22 | 山东莱钢永锋钢铁有限公司 | 一种高强度钢筋及其制备方法 |
| CN112210714A (zh) * | 2020-09-01 | 2021-01-12 | 陕钢集团产业创新研究院有限公司 | 屈服强度650MPa级以上高强度抗震钢筋及生产方法 |
| CN114717477B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-12-06 | 广西柳钢华创科技研发有限公司 | 抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋 |
| CN115181904B (zh) * | 2021-11-05 | 2023-02-24 | 柳州钢铁股份有限公司 | 高安全性热轧钢筋 |
| CN115852248B (zh) * | 2022-09-28 | 2024-02-23 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种V-Nb复合微合金化650MPa级抗震钢筋及其生产方法 |
-
1995
- 1995-10-04 JP JP7257654A patent/JP3022280B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0995735A (ja) | 1997-04-08 |
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