JPH083715A - 鋼材の亀裂部の補修構造 - Google Patents
鋼材の亀裂部の補修構造Info
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- JPH083715A JPH083715A JP14038894A JP14038894A JPH083715A JP H083715 A JPH083715 A JP H083715A JP 14038894 A JP14038894 A JP 14038894A JP 14038894 A JP14038894 A JP 14038894A JP H083715 A JPH083715 A JP H083715A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】硝酸を主成分とする腐食性物質によって発生し
た鋼材の応力腐食割れ部を容易に補修し、且つ当該補修
部からの応力腐食割れの再発を防止する。 【構成】母鋼材1の応力腐食割れ部5を通常のシ−ル溶
接をした後、補修用鋼材2の凹型の内側にAl溶射によ
る耐食性金属層3と更にその上に耐熱シリコンより成る
耐酸性塗膜層4を形成された補修用鋼材2を溶接固定す
る。
た鋼材の応力腐食割れ部を容易に補修し、且つ当該補修
部からの応力腐食割れの再発を防止する。 【構成】母鋼材1の応力腐食割れ部5を通常のシ−ル溶
接をした後、補修用鋼材2の凹型の内側にAl溶射によ
る耐食性金属層3と更にその上に耐熱シリコンより成る
耐酸性塗膜層4を形成された補修用鋼材2を溶接固定す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材に腐食性物質が接
触して発生する亀裂、所謂応力腐食割れ部の補修構造に
関するもので、更に詳しくは高炉用熱風炉の燃焼過程で
生成するNOX に起因する当該鉄皮の応力腐食割れ部の
補修構造に関する。
触して発生する亀裂、所謂応力腐食割れ部の補修構造に
関するもので、更に詳しくは高炉用熱風炉の燃焼過程で
生成するNOX に起因する当該鉄皮の応力腐食割れ部の
補修構造に関する。
【0002】
【従来の技術】熱風炉を含む高炉設備の鉄皮は、通常高
温に晒されることによる材料劣化や、設備の加熱・冷却
の繰り返しもしくは鉄皮の炉内側と炉外側との温度差に
よる熱応力の発生等により亀裂が極めて生じ易い環境に
ある。しかるに高炉操業中にかかる亀裂が生じても操業
を停止することは極めて困難なため、従来から高炉設備
の鉄皮に亀裂が生じた時には亀裂部をいわゆるシ−ル溶
接またはガウジング肉盛溶接、更にこれを補強せしめる
ため補修用鋼材を溶接するなどして亀裂の再発防止や補
修を行っている。
温に晒されることによる材料劣化や、設備の加熱・冷却
の繰り返しもしくは鉄皮の炉内側と炉外側との温度差に
よる熱応力の発生等により亀裂が極めて生じ易い環境に
ある。しかるに高炉操業中にかかる亀裂が生じても操業
を停止することは極めて困難なため、従来から高炉設備
の鉄皮に亀裂が生じた時には亀裂部をいわゆるシ−ル溶
接またはガウジング肉盛溶接、更にこれを補強せしめる
ため補修用鋼材を溶接するなどして亀裂の再発防止や補
修を行っている。
【0003】しかしながら、上記従来方法では鉄皮亀裂
の再発防止が必ずしも万全ではないため、これまでに当
該鉄皮亀裂の補修方法あるいは再発防止方法に関して多
くの提案がある。例えば、特開昭51−112704号
公報,特開昭51−112705号公報,特開昭55−
34676号公報には亀裂の再発原因となる熱応力集中
を解除する溶接を中心とする亀裂防止方法が、特開昭5
5−41958号公報,特開平4−9416号公報には
亀裂の再発防止を目的とした鉄皮の補修方法が、また特
開昭49−94504号公報,特開昭55−14855
号公報には高炉の炉壁耐火保護材を含む鉄皮亀裂補修方
法が、更に実開平5−54526号公報には熱応力の緩
和を考慮した高炉用熱風炉鉄皮の二次クラックの発生を
防止する補修構造が提案されている。
の再発防止が必ずしも万全ではないため、これまでに当
該鉄皮亀裂の補修方法あるいは再発防止方法に関して多
くの提案がある。例えば、特開昭51−112704号
公報,特開昭51−112705号公報,特開昭55−
34676号公報には亀裂の再発原因となる熱応力集中
を解除する溶接を中心とする亀裂防止方法が、特開昭5
5−41958号公報,特開平4−9416号公報には
亀裂の再発防止を目的とした鉄皮の補修方法が、また特
開昭49−94504号公報,特開昭55−14855
号公報には高炉の炉壁耐火保護材を含む鉄皮亀裂補修方
法が、更に実開平5−54526号公報には熱応力の緩
和を考慮した高炉用熱風炉鉄皮の二次クラックの発生を
防止する補修構造が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高炉設備の亀裂補修方法や再発防止方法および前記提案
は、いずれも亀裂の発生原因を熱応力のみとしたもので
あって、腐食性物質の作用を含めた応力腐食割れを考慮
しているものはない。しかるに、高炉設備の中でも特に
熱風炉においては燃焼過程で窒素酸化物NOXが発生
し、それが以下の反応により硝酸HNO3 を生成すると
いわれている。 N2 +O2 →2NO NO+1/2O2 →NO2 2NO2 +H2 O→HNO2 +HNO3 2NO2 +H2 O+1/2O2 →2HNO3 本発明者らが高炉用熱風炉の鉄皮の亀裂を鋭意検討した
ところ、当該鉄皮の亀裂原因は通常の単なる熱応力とい
うよりむしろ、上記燃焼過程で生成する硝酸を主成分と
する腐食性物質を含む応力腐食割れStress Corrosion C
racking (以下「SCC」と称する)であることを見出
だした。このような硝酸を主とする腐食性物質によるS
CCに対して従来の前記補修方法や再発防止方法ではい
ずれの方法においても補修箇所から二次的なSCCが再
発するという欠点があり、且つまたこれまで当該SCC
の補修方法や再発防止方法についてはほとんど提案がな
いのが実情である。
高炉設備の亀裂補修方法や再発防止方法および前記提案
は、いずれも亀裂の発生原因を熱応力のみとしたもので
あって、腐食性物質の作用を含めた応力腐食割れを考慮
しているものはない。しかるに、高炉設備の中でも特に
熱風炉においては燃焼過程で窒素酸化物NOXが発生
し、それが以下の反応により硝酸HNO3 を生成すると
いわれている。 N2 +O2 →2NO NO+1/2O2 →NO2 2NO2 +H2 O→HNO2 +HNO3 2NO2 +H2 O+1/2O2 →2HNO3 本発明者らが高炉用熱風炉の鉄皮の亀裂を鋭意検討した
ところ、当該鉄皮の亀裂原因は通常の単なる熱応力とい
うよりむしろ、上記燃焼過程で生成する硝酸を主成分と
する腐食性物質を含む応力腐食割れStress Corrosion C
racking (以下「SCC」と称する)であることを見出
だした。このような硝酸を主とする腐食性物質によるS
CCに対して従来の前記補修方法や再発防止方法ではい
ずれの方法においても補修箇所から二次的なSCCが再
発するという欠点があり、且つまたこれまで当該SCC
の補修方法や再発防止方法についてはほとんど提案がな
いのが実情である。
【0005】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので硝酸を主成分とする腐食性物質によって発生した鋼
材のSCCに対して、容易且つ再発防止性に優れた鋼材
の亀裂部の補修構造を提供することを目的とする。
ので硝酸を主成分とする腐食性物質によって発生した鋼
材のSCCに対して、容易且つ再発防止性に優れた鋼材
の亀裂部の補修構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の補修構造の特徴とするところは、母鋼材、例
えば高炉用熱風炉の鉄皮、に発生した亀裂部を補強せし
めるために溶接固定された補修用鋼材と当該補修用鋼材
の前記母鋼材側表面に形成された耐食性金属層と、耐食
性金属層と母鋼材との間に形成されて耐酸性を有するコ
−ティング材の塗膜層および/または充填層と、を具備
することにある。
の本発明の補修構造の特徴とするところは、母鋼材、例
えば高炉用熱風炉の鉄皮、に発生した亀裂部を補強せし
めるために溶接固定された補修用鋼材と当該補修用鋼材
の前記母鋼材側表面に形成された耐食性金属層と、耐食
性金属層と母鋼材との間に形成されて耐酸性を有するコ
−ティング材の塗膜層および/または充填層と、を具備
することにある。
【0007】
【作用】本発明の補修構造の特徴は、高炉用熱風炉の亀
裂発生原因を熱応力と腐食との相互作用で発生するSC
Cと考え、腐食性物質に着目している点にある。そのた
め、熱応力のみの作用に着目した前記従来の構造では、
腐食性物質が補修用鋼材の溶接部および/または補修用
鋼材自体に作用することは避けられず、再度SCCが発
生する危険性が極めて高い。
裂発生原因を熱応力と腐食との相互作用で発生するSC
Cと考え、腐食性物質に着目している点にある。そのた
め、熱応力のみの作用に着目した前記従来の構造では、
腐食性物質が補修用鋼材の溶接部および/または補修用
鋼材自体に作用することは避けられず、再度SCCが発
生する危険性が極めて高い。
【0008】即ち、SCCの再発防止を効果たらしめる
ためには、容易且つ効果的に腐食性物質と補修用鋼材の
溶接部および/または補修用鋼材自体との接触を遮断す
ることが肝要である。
ためには、容易且つ効果的に腐食性物質と補修用鋼材の
溶接部および/または補修用鋼材自体との接触を遮断す
ることが肝要である。
【0009】通常母鋼材のSCC部をシ−ル溶接やガウ
ジング肉盛溶接すると、図2に示すように当該応力腐食
割れ部5が凸型に張り出すため、補修用鋼材2の内側を
凹型に加工して当該母鋼材1との密着性を図ることが一
般に行われる。本発明の構成の第一はこの補修用鋼材2
の内側を図1に示すように例えば溶射法やメッキ法等に
よって耐食性金属層3を形成することである。これが補
修用鋼材2と腐食性物質との接触を遮断することにある
ことはいうまでもない。耐食性金属の種類は特に限定す
るものではないが、コストや入手の容易さ等によりAl
またはNi−Cr合金が良い。このうち、溶射法に供す
るNi−Crとしては、Ni50%−Cr50%成分の
ものが最も一般的でありこれで十分である。溶射法の場
合、金属層の厚みは200〜500μm程度が良く、こ
れより薄いと腐食性物質との接触を遮断するに耐久性的
に不十分であり、逆にこれ以上厚くすることは耐久性的
には効果があると思われるが、本発明の目的に対しての
効果はほどんど変わらず、且つコスト高ともなって好ま
しくない。
ジング肉盛溶接すると、図2に示すように当該応力腐食
割れ部5が凸型に張り出すため、補修用鋼材2の内側を
凹型に加工して当該母鋼材1との密着性を図ることが一
般に行われる。本発明の構成の第一はこの補修用鋼材2
の内側を図1に示すように例えば溶射法やメッキ法等に
よって耐食性金属層3を形成することである。これが補
修用鋼材2と腐食性物質との接触を遮断することにある
ことはいうまでもない。耐食性金属の種類は特に限定す
るものではないが、コストや入手の容易さ等によりAl
またはNi−Cr合金が良い。このうち、溶射法に供す
るNi−Crとしては、Ni50%−Cr50%成分の
ものが最も一般的でありこれで十分である。溶射法の場
合、金属層の厚みは200〜500μm程度が良く、こ
れより薄いと腐食性物質との接触を遮断するに耐久性的
に不十分であり、逆にこれ以上厚くすることは耐久性的
には効果があると思われるが、本発明の目的に対しての
効果はほどんど変わらず、且つコスト高ともなって好ま
しくない。
【0010】しかるに、溶射法の場合には形成した耐食
性金属層3は通常多孔質となり、このままでは腐食性物
質がこの気孔を通して徐々に補修用鋼材やその溶接部と
の界面に浸透し、溶射した耐食性金属層3を剥離させた
り、当該補修用鋼材2やその溶接部11にSCCを再発
させることになる。
性金属層3は通常多孔質となり、このままでは腐食性物
質がこの気孔を通して徐々に補修用鋼材やその溶接部と
の界面に浸透し、溶射した耐食性金属層3を剥離させた
り、当該補修用鋼材2やその溶接部11にSCCを再発
させることになる。
【0011】そこで、本発明の構成の第二は、図1およ
び図3に示すように当該耐食性金属層3の上に更に耐酸
性を有するコ−ティング材の耐酸性塗装膜層4および/
または耐酸性充填層7を形成することである。これを施
すことにより、上記気孔を閉塞せしめることができ腐食
性物質の浸透を抑止することができるため、当該補修用
鋼材2やその溶接部11と腐食性物質との接触を完全に
遮断することができる。当該塗膜層および充填層は、溶
射法で形成せしめた耐食性金属層だけでなくメッキ法等
の他の方法で形成せしめた当該金属層に対しても、特に
補修用鋼材の溶接部のSCCの再発防止に効果的であ
る。
び図3に示すように当該耐食性金属層3の上に更に耐酸
性を有するコ−ティング材の耐酸性塗装膜層4および/
または耐酸性充填層7を形成することである。これを施
すことにより、上記気孔を閉塞せしめることができ腐食
性物質の浸透を抑止することができるため、当該補修用
鋼材2やその溶接部11と腐食性物質との接触を完全に
遮断することができる。当該塗膜層および充填層は、溶
射法で形成せしめた耐食性金属層だけでなくメッキ法等
の他の方法で形成せしめた当該金属層に対しても、特に
補修用鋼材の溶接部のSCCの再発防止に効果的であ
る。
【0012】このコ−ティング材は、前記耐食性金属層
の形成後、塗布して耐酸性塗膜層4として形成したもの
を図1に示すように当該母鋼材1の応力腐食割れ部5に
溶接固定しても良いし、図3に示すように前記耐食性金
属層を形成せしめた補修用鋼材2を溶接固定後、当該補
修用鋼材に設けた注入孔6から注入充填して耐酸性充填
層7として形成しても良い。あるいは、耐酸性塗膜層4
と耐酸性充填層7を併用すれば、更に効果的である。
の形成後、塗布して耐酸性塗膜層4として形成したもの
を図1に示すように当該母鋼材1の応力腐食割れ部5に
溶接固定しても良いし、図3に示すように前記耐食性金
属層を形成せしめた補修用鋼材2を溶接固定後、当該補
修用鋼材に設けた注入孔6から注入充填して耐酸性充填
層7として形成しても良い。あるいは、耐酸性塗膜層4
と耐酸性充填層7を併用すれば、更に効果的である。
【0013】コ−ティング材としては当該補修部の稼働
温度が常温あるいはこれに近い温度の場合には耐酸性を
有するのみで良いが、高温の場合、例えば高炉用熱風炉
の場合には正常な稼働状態の最外面温度として50〜8
0℃に対応できるエポキシ樹脂またはアクリル樹脂等
が、或いは内部の耐火物が破損等した異常な場合も考慮
すれば300℃程度まで対応できる耐熱シリコン樹脂等
が良い。更に、高温となる場合には、当該補修用鋼材に
前記耐食性金属を形成する代わりに、Cr/Ni比が1
8/8のステンレス鋼、例えばSUS304または31
6等をライニング加工したものを用いることも考えらる
が、これらは本目的の耐酸性に対しては必ずしも十分で
ないため好ましくはNi含有率が42%以上の高Ni耐
食鋼をライニング加工して用いるのが良い。また、図4
に示すような当該補修用鋼材2と応力腐食割れ部5の溶
接補修部との隙間に炉内操業圧力より若干高い圧力の不
活性ガス、例えば窒素ガス、をガス注入管8より注入し
内部からの腐食性物質の浸透を抑制する方法も考えられ
るが、これは配管やガス源等を要するなどで本目的には
コスト高で実用性に欠ける。
温度が常温あるいはこれに近い温度の場合には耐酸性を
有するのみで良いが、高温の場合、例えば高炉用熱風炉
の場合には正常な稼働状態の最外面温度として50〜8
0℃に対応できるエポキシ樹脂またはアクリル樹脂等
が、或いは内部の耐火物が破損等した異常な場合も考慮
すれば300℃程度まで対応できる耐熱シリコン樹脂等
が良い。更に、高温となる場合には、当該補修用鋼材に
前記耐食性金属を形成する代わりに、Cr/Ni比が1
8/8のステンレス鋼、例えばSUS304または31
6等をライニング加工したものを用いることも考えらる
が、これらは本目的の耐酸性に対しては必ずしも十分で
ないため好ましくはNi含有率が42%以上の高Ni耐
食鋼をライニング加工して用いるのが良い。また、図4
に示すような当該補修用鋼材2と応力腐食割れ部5の溶
接補修部との隙間に炉内操業圧力より若干高い圧力の不
活性ガス、例えば窒素ガス、をガス注入管8より注入し
内部からの腐食性物質の浸透を抑制する方法も考えられ
るが、これは配管やガス源等を要するなどで本目的には
コスト高で実用性に欠ける。
【0014】尚、本発明の方法は高炉用熱風炉の鉄皮亀
裂に限定するものではなく、硝酸のような酸性物質を主
成分とする腐食性物質によるSCCの補修には極めて効
果的である。
裂に限定するものではなく、硝酸のような酸性物質を主
成分とする腐食性物質によるSCCの補修には極めて効
果的である。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。 実施例1 高炉用熱風炉のSCC部をシ−ル溶接により補修後、更
に図1に基づいて補修用鋼材2の凹型に加工された面に
Al溶射、およびNi−Cr溶射をいずれも300±1
00μm施して耐食性金属層3を形成後、更にその上か
ら耐熱シリコン樹脂を塗布して耐酸性塗膜層4を形成し
た。これを当該補修部に溶接固定した。尚、比較例とし
て当該金属層および塗膜層のいずれも形成しない従来の
補修用鋼材も作成し、これも当該補修部に溶接固定し
た。その結果、当該金属層および塗膜層を形成した本発
明の補修構造では、補修後24ケ月経過しても未だ何の
変化も見られないのに対して、従来の補修構造では補修
後12ケ月経過後には、補修用鋼材の溶接部より再度S
CCの発生が見られた。 実施例2 高炉用熱風炉のSCC部をシ−ル溶接により補修後、更
に図3に基づいて補修用鋼材2の凹型に加工された面に
Al溶射、およびNi−Cr溶射をいずれも300±1
00μm施して耐食性金属層3を形成後、これを当該補
修部に溶接固定した。その後、当該補修用鋼材に設けら
れた注入孔6より耐熱シリコン樹脂を圧入して、耐酸性
充填層を形成した。この後、当該注入孔6のノズルを補
修用鋼材2の付根から切断し、補修用鋼材2の表面を平
滑処理した。尚、この場合も比較例として当該金属層お
よび充填層のいずれも形成しない従来の補修用鋼材も作
成し、これも当該補修部に溶接固定した。その結果、当
該金属層および充填層を形成した本発明の補修構造で
は、補修後24ケ月経過しても未だ何の変化も見られな
いのに対して、従来の補修構造では補修後12ケ月経過
後には、補修用鋼材の溶接部より再度SCCの発生が見
られた。
に図1に基づいて補修用鋼材2の凹型に加工された面に
Al溶射、およびNi−Cr溶射をいずれも300±1
00μm施して耐食性金属層3を形成後、更にその上か
ら耐熱シリコン樹脂を塗布して耐酸性塗膜層4を形成し
た。これを当該補修部に溶接固定した。尚、比較例とし
て当該金属層および塗膜層のいずれも形成しない従来の
補修用鋼材も作成し、これも当該補修部に溶接固定し
た。その結果、当該金属層および塗膜層を形成した本発
明の補修構造では、補修後24ケ月経過しても未だ何の
変化も見られないのに対して、従来の補修構造では補修
後12ケ月経過後には、補修用鋼材の溶接部より再度S
CCの発生が見られた。 実施例2 高炉用熱風炉のSCC部をシ−ル溶接により補修後、更
に図3に基づいて補修用鋼材2の凹型に加工された面に
Al溶射、およびNi−Cr溶射をいずれも300±1
00μm施して耐食性金属層3を形成後、これを当該補
修部に溶接固定した。その後、当該補修用鋼材に設けら
れた注入孔6より耐熱シリコン樹脂を圧入して、耐酸性
充填層を形成した。この後、当該注入孔6のノズルを補
修用鋼材2の付根から切断し、補修用鋼材2の表面を平
滑処理した。尚、この場合も比較例として当該金属層お
よび充填層のいずれも形成しない従来の補修用鋼材も作
成し、これも当該補修部に溶接固定した。その結果、当
該金属層および充填層を形成した本発明の補修構造で
は、補修後24ケ月経過しても未だ何の変化も見られな
いのに対して、従来の補修構造では補修後12ケ月経過
後には、補修用鋼材の溶接部より再度SCCの発生が見
られた。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の補修構造
では高炉用熱風炉の亀裂発生原因を熱応力と腐食との相
互作用で発生するSCCと考え、腐食性物質に着目して
これと補修用鋼材の溶接部および/または補修用鋼材自
体との接触を遮断せしめるように構成することを特徴と
するため、硝酸の様な酸性物質を主成分とする腐食性物
質によって発生したSCCを容易に補修することがで
き、且つ当該補修部からのSCCの再発を効果的に防止
することができる。
では高炉用熱風炉の亀裂発生原因を熱応力と腐食との相
互作用で発生するSCCと考え、腐食性物質に着目して
これと補修用鋼材の溶接部および/または補修用鋼材自
体との接触を遮断せしめるように構成することを特徴と
するため、硝酸の様な酸性物質を主成分とする腐食性物
質によって発生したSCCを容易に補修することがで
き、且つ当該補修部からのSCCの再発を効果的に防止
することができる。
【図1】本発明による耐食性金属層と耐酸性塗膜層より
成る補修構造を示す図。
成る補修構造を示す図。
【図2】従来のシ−ル溶接と補修用鋼材より成る補修構
造を示す図。
造を示す図。
【図3】本発明による耐食性金属層と耐酸性充填層より
成る補修構造を示す図。
成る補修構造を示す図。
【図4】炉内操業圧力より若干高い圧力の不活性ガスを
注入し内部からの腐食性物質の浸透を抑制する方法の概
念図。
注入し内部からの腐食性物質の浸透を抑制する方法の概
念図。
1.母鋼材,2.補修用鋼材,3.耐食性金属層,4.
耐酸性塗膜層,5.応力腐食割れ部,6.注入孔,7.
耐酸性充填層,8.ガス注入管,9.不活性ガス本管,
10.監視用圧力計,11.溶接部
耐酸性塗膜層,5.応力腐食割れ部,6.注入孔,7.
耐酸性充填層,8.ガス注入管,9.不活性ガス本管,
10.監視用圧力計,11.溶接部
Claims (2)
- 【請求項1】母鋼材に発生した亀裂部を補強せしめるた
めに溶接固定された補修用鋼材と当該補修用鋼材の前記
母鋼材側表面に形成された耐食性金属層と、耐食性金属
層と母鋼材との間に形成されて耐酸性を有するコ−ティ
ング材の塗膜層および/または充填層と、を具備するこ
とを特徴とする鋼材の亀裂部の補修構造。 - 【請求項2】前記母鋼材が高炉用熱風炉の鉄皮であるこ
とを特徴とする請求項1記載の鋼材の亀裂部の補修構
造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14038894A JPH083715A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 鋼材の亀裂部の補修構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14038894A JPH083715A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 鋼材の亀裂部の補修構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH083715A true JPH083715A (ja) | 1996-01-09 |
Family
ID=15267655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14038894A Pending JPH083715A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 鋼材の亀裂部の補修構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH083715A (ja) |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP14038894A patent/JPH083715A/ja active Pending
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