JPH105806A - 圧延中にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法 - Google Patents

圧延中にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法

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JPH105806A
JPH105806A JP15710896A JP15710896A JPH105806A JP H105806 A JPH105806 A JP H105806A JP 15710896 A JP15710896 A JP 15710896A JP 15710896 A JP15710896 A JP 15710896A JP H105806 A JPH105806 A JP H105806A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延中にワ−クロ−ルシフトを行う際に発生
する板厚変動を防止する。 【解決手段】 上下に相対して配置されたワ−クロ−ル
を、圧延中にそれぞれの軸方向にシフトするにあたり、
ワ−クロ−ルシフトを開始する直前から終了までの間、
圧延油の濃度、供給量およびエマルジョン粒径のうちの
少なくとも一つを、ワ−クロ−ルシフトを行わない定常
圧延時に比較して同等以上にして圧延を行う圧延中にワ
ークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ワ−クロ−ルを
圧延中に軸方向にシフトする冷間圧延方法、特にワ−ク
ロ−ルシフト中に板厚の変動が発生しない冷間圧延方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】板材を連続圧延機で圧延するときに、板
端部に発生するエッジドロップを軽減させるために、ワ
−クロ−ルを軸方向にシフトさせて圧延することは従来
から行われている。このワ−クロ−ルシフトは、単にエ
ッジドロップを軽減させるだけの目的で行われるのでは
なくて、板端部のコ−ナ−部分がワ−クロ−ルに接触す
ることによって形成されるワ−クロ−ルのエッジマ−ク
の発生防止や、板幅方向の形状制御の目的でも行われて
いる。
【0003】特に、エッジドロップを軽減させる目的で
ワ−クロ−ルシフトが適用される場合には、例えば特公
昭60−51921号公報に開示されているように、ワ
−クロ−ルの片方の端部の形状をテ−パ−状に加工する
などの方法が採用されている。
【0004】ワ−クロ−ルシフトによる圧延を冷間圧延
に適用する場合には、冷間圧延が一般に複数の原板コイ
ル(冷間圧延前のコイル)を次々に溶接接続して圧延す
る完全連続圧延であるため、圧延する原板コイルの主と
して板幅に応じて、圧延中にワ−クロ−ルシフトを行う
必要がある。
【0005】しかしながら、圧延中にワ−クロ−ルシフ
トを行うと、特開平7−100502号公報に開示され
ているような問題が発生することになる。すなわち、ワ
−クロ−ルシフトを行っている最中には、板材はワ−ク
ロ−ルの表面に軸方向と直交する方向に形成されている
研削目(ロ−ル研削中に研削砥石の送りに付随してロ−
ル表面に発生する周方向の筋目)に対して斜行する状態
となるため、摩擦係数が増大してワ−クロ−ルシフト中
に圧延された原板コイルの部分の板厚が増大するという
ものである。
【0006】このような挙動を防止するために、上記特
開平7−100502号公報においては、圧延速度とワ
−クロ−ル表面粗度の少なくとも一方を制御因子として
決定したシフト速度で、ワ−クロ−ルをシフトさせなが
ら圧延する方法が開示されている。
【0007】このような板厚増大の原因となる摩擦係数
の増大に関しては、上下ロ−ルをクロスさせる圧延方法
においても、類似の報告がなされている(1992年10月、
第43回塑性加工連合講演会、講演論文集II、「薄板の冷
間クロス圧延の負荷特性」)。
【0008】このようなクロスロ−ル圧延における現象
も、圧延材がワ−クロ−ル表面の研削目に対して斜行す
る点では、圧延中にワ−クロ−ルシフトする場合と同一
のものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術には、次のような問題点があった。
【0010】すなわち、本発明者等は、圧延中にワ−ク
ロ−ルをシフトさせるに際して、ワ−クロ−ルシフトを
行うスタンドにBISRA−AGCを適用して板厚制御
を行ったときに、ワ−クロ−ルシフトを行うスタンド出
側の板厚およびそれより下流側の板厚がどのように変化
するかを調べた。
【0011】図5は、第1スタンドにおける自動板厚制
御手段として、BISRA−AGCを適用した5スタン
ド連続式冷間圧延機を使用し、第1スタンドにおける圧
延速度が45m/分である状態で板材を冷間圧延中に、
表面粗さがRaで1μmの第1スタンドのワ−クロ−ル
を、シフト速度2mm/分で軸方向にシフトした場合の
経時的な圧延機や圧延材の挙動を示すグラフであり、
(a)はワ−クロ−ルシフトを行う第1スタンドの上下
ワ−クロ−ルの胴部中心とパスライン中心間の距離(以
下ワ−クロ−ルシフト位置という)の変化を、(b)は
第1スタンドにおける圧延荷重の変動を、(c)は第1
スタンド出側における板厚の経時的な変化を、(d)は
第2スタンド出側における板厚の変化を、(e)は最終
スタンドである第5スタンド出側における板厚の変化
を、それぞれ示すグラフである。
【0012】図5(b)から分かるように、圧延中にワ
−クロ−ルシフトを行う第1スタンドにおいては、ワ−
クロ−ルシフト中にのみ圧延荷重が増大している。
【0013】BISRA−AGC(BISRA式板厚制
御装置)は、このような圧延荷重の増加に起因する板厚
増加を防止することが可能であり、図5(c)に示すよ
うに、第1スタンド出側板厚はほぼ一定板厚に制御され
ている。
【0014】しかしながら、ワ−クロ−ルシフトを行う
第1スタンドにおいて板厚が一定に保持されていても、
次の第2スタンド出側板厚は、第1スタンドにおいてワ
−クロ−ルシフトを行っている間は、図5(d)に示す
ように減少し、その影響によって最終スタンドである第
5スタンドの出側における仕上板厚も、図5(e)に示
すように、目標板厚よりも数μm〜数十μmほど小さくな
っている。
【0015】前記特開平7ー100502号公報に開示
された技術は、ワ−クロ−ルシフトを行っているスタン
ドの出側板厚を一定に保持するためのものであり、上述
のように仕上板厚を一定に保持することはできないとい
う問題点がある。
【0016】なお、前記特公昭60ー51921号公報
には、圧延中にワ−クロ−ルシフトを行うときの板厚変
動対策は開示されていない。
【0017】本発明は、従来技術の上述のような問題点
を解決するためになされたものであり、圧延中にワーク
ロールシフトを行う際の仕上板厚の変動を防止すること
を目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明に係る圧延中にワ
ークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法は、上下に
相対して配置されたワ−クロ−ルを、圧延中にそれぞれ
の軸方向にシフトするにあたり、ワ−クロ−ルシフト開
始から終了までの間、圧延油の濃度、供給量およびエマ
ルション粒径のうちの少なくとも一つの因子を、ワ−ク
ロ−ルシフトを行わない定常圧延時に比較して変化させ
てて圧延を行うものである。
【0019】また、上下に相対して配置されたワ−クロ
−ルを、圧延速度100mpm以下で圧延中に、それぞ
れの軸方向にシフト速度0.5mm/sec以上でシフ
トするにあたり、ワ−クロ−ルシフト開始から終了まで
の間、圧延油の濃度、供給量およびエマルション粒径の
うちの少なくとも一つの因子を、ワ−クロ−ルシフトを
行わない定常圧延時に比較して変化させて圧延を行うも
のである。
【0020】本発明者は、圧延中にワークロールシフト
を行う際に、板厚変動が生じる原因を詳細に分析した結
果、以下のようなメカニズムが本質的な原因であるとの
知見を得た。すなわち、圧延中にワークロールシフトを
行う場合に、圧延材料はロール表面の研削目に対して斜
行することになり、ロールバイトにおける潤滑状態に変
化が生じ、摩擦係数の平均値だけでなく、その分布が変
化することにより、中立点がロールバイト出側方向に移
動し、これによって当該スタンド前方のスタンド間張力
が増大することが、板厚変動を生じさせる原因であると
の結論に達した。
【0021】一般的に、冷間圧延におけるロールバイト
内での潤滑状態は、バイト入口において導入される潤滑
油膜が材料の圧延方向の伸びに伴って薄くなっていくと
共に、ロールと圧延材料の接触部が拡大されていく。し
たがって、ロールバイト入口においては、流体潤滑が支
配的であったものが、ロールバイト出口に向かって、境
界潤滑領域が拡大するものと考えられ、圧延材料が圧延
ロールの研削目に対して斜行することの影響が、ロール
バイト出口に近づく、すなわち先進域でより大きな影響
を受けるものと考えられる。
【0022】図6は、図5で説明したときと同じ条件お
よびタイミングでワ−クロ−ルシフトを行ったときの、
(a)はワ−クロ−ルシフトを行う第1スタンドの先進
率の経時的変化を、(b)は第1〜2スタンド間張力
(前方スタンド間張力)の経時的変化を、(c)は第1
スタンド入側張力(後方張力)の経時的張力変化を示す
グラフである。図5で説明したように、BISRA−A
GCによってシフトスタンド出側の板厚が一定に保持さ
れているにもかかわらず、図6(a)に示すように、シ
フト中に先進率が低下していることが確認される。ま
た、図6(c)に示すように、後方張力はほぼ一定に制
御されているにもかかわらず、図6(b)に示すよう
に、前方スタンド間張力が10%程度増大していること
が分かる。
【0023】前方スタンド間張力の増大は、前方スタン
ド(第2スタンド)の出側板厚に大きく影響を与えるこ
とは、良く知られている事実であり、これによって前方
スタンド出側板厚が低下していることが、ワークロール
シフトを行う場合の板厚変動のメカニズムであるとの結
論に至った。
【0024】すなわち、圧延中にワークロールシフトを
行う際に生じる板厚変動は、ワ−クロ−ルシフト時の潤
滑状態の変化に起因した先進率の変動にあるというもの
である。仕上板厚の変動は、本質的には潤滑状態の変化
に起因した中立点のロールバイト出側方向への移動、す
なわち先進率の変動と、これによる前方スタンド間の張
力増加であり、BISRA−AGCなどの手段によっ
て、シフトスタンドにおける出側板厚を一定に保持した
としても生じるものである。
【0025】このような中立点の前方への移動は、ワー
クロールシフト中には、圧延材料がロール表面の研削目
に対して斜行し、これにより潤滑状態が変化することに
起因しており、圧延速度、シフト速度、ロール表面粗さ
および圧延油の粘度が、主要な影響因子となっている。
【0026】このような中立点の移動、すなわち先進率
の変動は、圧延速度が遅く、シフト速度が速く、ロール
表面粗さが粗く、圧延油の潤滑性が悪いほど大きくな
る。
【0027】図7のグラフは、表面粗さがRaで1μm
の第1スタンドのワ−クロ−ルを圧延中にシフトさせた
ときの、第1スタンドの圧延速度(mpm)と先進率の
変化量(%)との関係を、シフト速度をパラメタ−とし
て示したものである。図から、先進率の変化量は、圧延
速度が遅くなるとともに大きくなるが、さらにはシフト
速度が速くなっても大きくなることが分かる。
【0028】また、図8のグラフは、第1スタンドのワ
−クロ−ルを圧延中にシフト速度2mm/secでシフ
トさせたときの、第1スタンドの圧延速度(mpm)と
先進率の変化量(%)との関係を、ワ−クロ−ルの表面
粗さおよび圧延油の濃度をパラメタ−として示したもの
である。図から、先進率の変化量は、ワ−クロ−ルの表
面粗さが粗くなればなるほど、また圧延油濃度が低い、
すなわち潤滑性が悪ければ悪いほど、大きくなることが
分かる。
【0029】そして、この中立点の移動量は、前方スタ
ンド間張力の変動量および板厚変動量と大きな相関関係
にある。特に、ロ−ルの表面粗さがRaで0.5μm以
上のとき、先進率の変動は顕著であり、また圧延油に関
しては濃度が高いほど、供給量が多いほど、エマルショ
ン粒径が大きいほど、先進率の変動は低減される。とこ
ろで、ワークロールシフトは板幅方向のプロフィル形状
制御を主な目的とする技術であり、完全連続式圧延機に
おいては鋼鈑の板幅に応じて、圧延中にワ−クロ−ルの
シフト位置を変更することが必要である。そして、シフ
ト位置を変更することによって発生する遷移領域(ワ−
クロ−ルシフトによって板厚等に影響を受ける板材の長
手方向範囲)を低減するためには、シフト位置の変更を
高速度で行ったり、圧延速度を低速度とする必要性が生
じてくる。しかしながら、ワークロールシフトが有する
本来の機能を発揮させるために、シフト速度や圧延速度
に制約を与えることは実用的ではない。また、ロール表
面粗さを細かくすることで、先進率の変動を小さくする
ことは可能ではあるが、材料とロール間のスリップが発
生しやすいことから、1スタンドあたりの圧下率に制約
が生じる等の不都合があるため、得策とはいえない。
【0030】このような状況においては、先進率の変動
を抑制する手段として、潤滑状態を制御することが有効
となる。すなわち、圧延中にワークロールシフトを行う
ときの先進率変動は、圧延油の濃度が高いほど、供給量
が多いほど、エマルション粒径が大きいほど、低減され
ることから、ワークロールシフトを行う間に、これらの
いずれかの手段を用いることによって、板厚変動を実用
上問題のないレベルまで低減することが可能となる。た
だし、圧延油の40°Cにおける粘度が100cstを
超えるような高粘度油を使用する場合には、このような
対策をとらなくても、実用上問題はない。
【0031】一方、このような潤滑油の濃度、供給量の
増大、エマルション粒径の増加あるいは高粘度油の使用
は、圧延油の使用量を増大させるため、圧延中常時行う
ことは原単位の上昇を招くことから望ましくなく、ワ−
クロ−ルが一定位置にある定常圧延時には、圧延油の使
用量を低減させるため、上記潤滑油の濃度、供給量ある
いはエマルション粒径は、ワ−クロ−ルシフト中よりも
低減させたほうがよい。
【0032】なお、圧延速度が速く、シフト速度が遅い
場合には、先進率の変動とそれによる板厚変動への影響
は、非常に小さく、実用上問題のないレベルとなる。本
発明者による検討では、シフトスタンドにおける圧延速
度が100mpm以下で、シフト速度が0.5mm/sec以上
となる条件で、先進率変動が大きくなることが分かって
いる。
【0033】ちなみに、タンデム圧延において板厚変動
を制御する目的から、圧延油の濃度、供給量、エマルシ
ョン粒径等を調整する技術は一般的なものであるが、本
来板幅方向のプロフィルを制御する目的から用いられる
ワークロールシフトの動作に対応して、それが外乱とな
って生じる板厚変動を防止するために、圧延油の調整を
行う方法はこれまでにみられないものであるといえる。
これによって、従来技術のようにシフト速度に制約を加
えることなく、目標とするシフト位置に変更することが
可能となり、板厚の変動量を減少させることが可能とな
る。
【0034】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態の圧延
中にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法を図
1により説明する。図1は、この冷間圧延方法を実施す
るときの配管系統図である。この冷間圧延方法において
は、上下1対のワ−クロ−ル1と、上下1対のバックア
ップロ−ル2とから構成される複数の圧延スタンド3
(図1では2スタンドのみ示した)で板材4を圧延中
に、上下1対のワ−クロ−ル1を軸方向にシフトすると
きに、圧延油5の供給量を増大させてやるために圧力調
整弁6を圧延油供給配管7の途中に設けている。圧延油
5は、ク−ラントタンク8からク−ラントポンプ9によ
り、圧力調整弁6を経由してク−ラントヘッダ−10か
ら供給されるようになっている。そして、圧延中にワ−
クロ−ルシフトを行わない定常圧延時には、圧力調整弁
6を絞って圧延油5を供給しているが、圧延中にワ−ク
ロ−ルシフトを行うときには、圧力調整弁6を開いて圧
延油5の供給量を増やしている。
【0035】この冷間圧延方法においては、上述のよう
にして圧延を行うので、ワ−クロ−ルシフト中も潤滑状
態が良好に維持され、板材の仕上板厚が変動することは
ない。
【0036】次に、本発明の第2の実施の形態の圧延中
にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法を図2
により説明する。図2は、この冷間圧延方法を実施する
ときの配管系統図である。図2で前記図1と共通すると
ころは同一符号を付し、共通部分の詳細説明は省略す
る。この冷間圧延方法においては、前記第1の実施の形
態の圧延中にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延
方法の場合に加えて、圧延油供給配管7の途中にミキサ
−21を設け、このミキサ−21にミキシングタンク2
2からポンプ23により、圧力調整弁24および遮断弁
25を経由して、圧延油の原油が供給されるようになっ
ている。そして、圧延中にワ−クロ−ルシフトを行わな
い定常圧延時には、遮断弁25を閉じてク−ラントタン
ク8からのみ圧延油5を供給しているが、圧延中にワ−
クロ−ルシフトを行うときには、遮断弁25を開いて圧
延油の原油をミキサ−21に供給し、ミキサ−21によ
りク−ラントタンクから送られてきた圧延油とミキシン
グタンクから送られてきた圧延油の原油をミキシングし
て、濃度の高い圧延油として供給するようにしている。
【0037】図3のグラフは、図5および図6を説明し
たときと同じ条件および同じタイミングで、第1スタン
ドのワ−クロ−ルをシフトさせるに際して、圧延中にワ
−クロ−ルシフトを行わない定常圧延時に供給している
圧延油の原油濃度1.5%のエマルション油(圧延油)
に加えて、圧延油の原油濃度3.0%のエマルション油
(圧延油)を同量追加して供給したときの、(a)はワ
−クロ−ルシフト位置の変化を、(b)は第1スタンド
出側における板厚の変化を、(c)は第2スタンド出側
における板厚の変化を、(d)は最終スタンドである第
5スタンド出側における板厚の変化を、(e)は第1ス
タンドにおける先進率の変化をそれぞれ示すグラフであ
る。
【0038】この冷間圧延方法においても、上述のよう
にして圧延を行うので、ワ−クロ−ルシフト中も潤滑状
態が良好に維持され、板材の仕上板厚が変動することは
ない。
【0039】次に、本発明の第3の実施の形態の圧延中
にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法を図4
により説明する。図4は、この冷間圧延方法を実施する
ときの配管系統図である。図4で前記図2と共通すると
ころは同一符号を付し、共通部分の詳細説明は省略す
る。この冷間圧延方法においては、ミキシングタンク2
2に、ク−ラントタンク8のエマルション油(圧延油)
よりも乳化剤の濃度を低減した、すなわちエマルション
粒径の大きいエマルション油(圧延油)を貯蔵してお
く。そして、圧延中にワ−クロ−ルシフトを行わない定
常圧延中は、遮断弁25を閉じてク−ラントタンク8か
らエマルション油(圧延油)を供給する。圧延中にワ−
クロ−ルシフトを行うときには、遮断弁25を開くとと
もに遮断弁26を閉じて、ミキシングタンク22にから
エマルション粒径の大きいエマルション油(圧延油)を
供給する。
【0040】この冷間圧延方法においても、上述のよう
にして圧延を行うので、ワ−クロ−ルシフト中も潤滑状
態が良好に維持され、板材の仕上板厚が変動することは
ない。
【0041】
【実施例】本発明の効果を確認するために、シフトスタ
ンドでの圧延速度、シフト速度およびワ−クロ−ル表面
粗さが種々異なる場合について、本発明のシフト時に圧
延油の濃度、供給量およびエマルション粒径のうちの少
なくとも一つを高めて圧延するときと、従来のシフト時
においても定常圧延時と同じ圧延油の濃度、供給量およ
びエマルション粒径で圧延するときとについて、最終ス
タンドにおける板厚の変動量(μm)がどのように変化
するか調査した。その結果を表1に示す。
【0042】
【表1】
【0043】表1から明らかなように、同一圧延条件に
おいては、ワ−クロ−ルシフト中に、圧延油の濃度、供
給量およびエマルション粒径のうちの少なくとも一つを
高めて圧延したほうが、板厚の変動量は小さくなること
が分かる。
【0044】
【発明の効果】圧延中にワ−クロ−ルシフトを行うに際
して、潤滑条件の悪くなるシフトスタンドにおける潤滑
状態を、シフト位置を変更する間のみ高めるようにした
ので、仕上板厚の変動が防止でき、安定して冷間タンデ
ム圧延ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の圧延中にワークロー
ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を説明するための配
管系統図である。
【図2】本発明の第2の実施形態の圧延中にワークロー
ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を説明するための配
管系統図である。
【図3】本発明を実施したときの、板厚や先進率の変化
等の経時的な変化示すグラフであり、(a)はワ−クロ
−ルシフトを行う上下ワ−クロ−ルの胴部中心とパスラ
イン中心間の距離の変化を、(b)は第1スタンド出側
における板厚の変化を、(c)は第2スタンド出側にお
ける板厚の変化を、(d)は最終スタンドである第5ス
タンド出側における板厚の変化を、(e)は第1スタン
ドにおける先進率の変化をそれぞれ示すグラフである。
【図4】本発明の第3の実施形態の圧延中にワークロー
ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を説明するための配
管系統図である。
【図5】従来の圧延中にワークロールシフトを行う板材
の冷間圧延方法を実施したときの板厚等の経時変化を示
すグラフであり、(a)はワ−クロ−ルシフト位置の変
化を、(b)は第1スタンドにおける圧延荷重の変動
を、(c)は第1スタンド出側における板厚の変化を、
(d)は第2スタンド出側における板厚の変化を、
(e)は最終スタンドである第5スタンド出側における
板厚の変化を、それぞれ示すグラフである。
【図6】従来の圧延中にワークロールシフトを行う板材
の冷間圧延方法を実施したときの先進率や張力変動の経
時変化を示すグラフであり、(a)は第1スタンドにお
ける先進率の変化を、(b)は第1〜2スタンド間張力
の変化を、(c)は第1スタンド入側張力の変化を示す
グラフである。
【図7】シフトスタンドの圧延速度と先進率の変化量と
の関係を、シフト速度をパラメタ−として示したグラフ
である。
【図8】シフトスタンドの圧延速度と先進率の変化量と
の関係を、ワ−クロ−ルの表面粗さおよび圧延油の濃度
をパラメタ−として示したグラフである。
【符号の説明】
1 ワ−クロ−ル 2 バックアップロ−ル 3 圧延スタンド 4 板材 5 圧延油 6 圧力調整弁 7 圧延油供給配管 8 ク−ラントタンク 9 ク−ラントポンプ 10 ク−ラントヘッダ 21 ミキサ− 22 ミキシングタンク 23 ポンプ 24 圧力調整弁 25 遮断弁 26 遮断弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下に相対して配置されたワ−クロ−ル
    を、圧延中にそれぞれの軸方向にシフトするにあたり、
    ワ−クロ−ルシフト開始から終了までの間、圧延油の濃
    度、供給量およびエマルション粒径のうちの少なくとも
    一つの因子を、ワ−クロ−ルシフトを行わない定常圧延
    時に比較して変化させて圧延を行うことを特徴とする圧
    延中にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法。
  2. 【請求項2】 上下に相対して配置されたワ−クロ−ル
    を、圧延速度100mpm以下で圧延中にそれぞれの軸
    方向にシフト速度0.5mm/sec以上でシフトする
    にあたり、ワ−クロ−ルシフト開始から終了までの間、
    圧延油の濃度、供給量およびエマルション粒径のうちの
    少なくとも一つの因子を、ワ−クロ−ルシフトを行わな
    い定常圧延時に比較して変化させてて圧延を行うことを
    特徴とする圧延中にワークロールシフトを行う板材の冷
    間圧延方法。
JP15710896A 1996-06-18 1996-06-18 圧延中にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法 Expired - Fee Related JP3564874B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4817696A (en) * 1986-05-03 1989-04-04 Benteler-Werke Ag Pneumatic tire bead core ring for anchoring a carcass

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