滚切式定尺剪液压系统在宽厚板工程中的的应用.pdf

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Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s / No . 5 . 2 01 2 滚切式定尺剪液压系统在 宽厚板工程中的的应用 侯宏 宙 北京首钢国际工程技术有限公司, 北京 1 0 0 0 4 3 摘要 文章着重介绍滚切式定尺剪液 压系统的原理及工况 , 从液 压系统的配置到液 压系统所控制的主要设备的运行都 做了比较详 细 的介绍。提供 了定尺剪液压系统 的主要参数 , 针对液压系统站 内的控制进了详 细的说 明, 并对定尺剪磁力对中装置 、 入 口夹送辊 、 定尺 剪摆动辊道的工作原理及特点进行 了详细的介绍。 关键词 滚切式定尺剪; 泄压回路 ; 比例电液换 向阀; 二位二通插装 阀; 比减压阀; 平衡阀 中图分类号 T H1 3 7 .9 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 8 - 0 8 1 3 2 0 1 2 0 5 - 0 0 6 7 0 5 Ap p hc a t i o n o f Hy d r a u l i c S y s t e m f o r t h e Ro l l i n g c u t Ty p e Cu t t o l e ng t h S h e a r i n Wi d e a n d He a W P l a t e P r o j e c t HOU Ho n g - z h o u B e i j i n g S h o u g a n g I n t e r n a t i o n a l E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C o . , L t d . ,B e i j i n g 1 0 0 0 4 3 ,C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e p ri n c i p l e a n d t h e o p e r a t i o n mo d e o f h y d r a u l i c s y s t e m f o r t h e Ro l l i n g c u t T y p e c u t t o l e n g t h S h e a r . An d t h e r e i s a d e t a i l d e s c rip t i o n o f t h e a l l o c a t i o n f o r t h e h y d r a u l i c s y s t e m a n d t h e wo r k i n g o f t h e ma i n e q u i p me n t s wh i c h we r e c o n t r o l l e d b y t h e h y d r a u l i c s y s t e m. A l o t o f d a t a w a s f u r n i s h e d i n t h e p a p e r . T h e r e i s a f u n c t i o n a l d e s c rip t i o n a b o u t t h e p u mp s t a t i o n o f t h i s s y s t e m i n t h e p a p e r . T h e r e i s a d e t a i l d e s c ri p t i o n o f t h e ma g n e t s h i ft e r d e v i c e , t h e p i n c h r o l l a n d t h e d e p r e s s i n g t a b l e, t o o . Ke y wo r d s r o l l i n g - c u t t y p e c u t - t o - l e n g t h s h e a r ; p r e s s u r e r e l i e f l i n e;e l e c t r o - h y d r a u l i c p r o p o r t i o n d i r e c t i o n a l c o n t r o l v a l v e ; t w o t w o t h e c a rt rid g e v a l v e s ; p r o p o r t i o n i n g p r e s s u r e r e d u c i n g v a l v e O 引言 钢板剪切机是板材生产线中最重要 的设备之一 , 它对板材的成材率起着至关重要的作用。而滚切式定 尺剪相对于其他剪机具有剪切钢板质量好 、 耗能小 、 刀 片寿命长 、 生产效率高等特点 , 逐渐成为厚板生产线上 最重要的设备n 1 。而支持定尺剪工作的液压系统在定尺 剪准确 、 可靠 、 安全 的运行 中起着尤为重要 的作用 。文 章所介绍的定尺剪液压系统是北京首钢国际工程技术 有限公 司 原首钢设计院 与德国 S MS D公司合作设计 的液压系统之一 。其 中的很多技术已经在冶金行业运 用了多年, 技术已经趋于成熟。 1 工程概况 首秦 4 3 0 0 m m宽厚板轧机工程是首钢的重点施工 项 目。该项 目建设在秦皇岛抚宁县 , 分两期建设 . 一期 收稿 日期 2 0 1 l -1 2 0 8 作者简介 侯宏宙 1 9 7 8 一 , 男 , 江西 临汾人 , 工程 师, 学士 , 从 事冶金工程 液压系统的设 计和研究。 设计年生产各类 中厚板 1 2 0万吨,二期年生产 1 8 0万 吨。在工程建设中, 液压系统是整个工程中最重要的设 备之一 , 也是近年来联合设计 中难度 比较大 、 技术水平 比较高的设备 。滚切式定 尺剪液压系统是众多液压系 统中的典型。 2 定尺剪液压系统总体设计思路 2 . 1 液压 系统布 置 定尺剪液压泵站布置在地下 ,使工厂看起来更加 宽敞 、 整洁 ; 阀台被安装在地下和定尺剪 的机架上 , 并 且靠近设备接 口, 管道的安装和连接非常方便。 2 . 2液压泵 站设 计 油箱装置 见 图 1 该系统采用矩形油箱 , 油箱带 加强肋板 , 保证了油箱的强度 ; 进油室和回油室从 中间 分开 ,有利于油液中杂质的沉淀和液压泵平稳的吸油 ; 每个油室都有清洗 口, 方便工人清洗油箱 ; 供油室和 回 油室在隔板上部连通, 保证 回油室上部干净的油流入供 油室 ; 油箱上有液位控制器和温度控制器 , 控制泵站的 安全运行 ; 油箱排污 口装有截止阀, 方便工人排脏油。 6 7 液 压 气 动 与 密 封/ 2 0 1 2年 第 5期 高压泵 冷却器装置循环过滤装置 过滤装置 图 1泵 站 外 形 图 加热装置 该系统采用浸入式加热器 , 加热器安装 在油箱内 , 与循环系统一起组成加热循环回路 , 保证油 液能够得到均匀的加热。 冷却装置 见图 1 该系统采用板式冷却器 , 冷却 效果更加明显 ; 电磁水阀用于冷却水的调节 , 与循环系 统一起组成冷却循环 回路 ,保证油液能够均匀的冷却 ; 在水管路上安装有截止阀; 供水管上设有“ Y ” 型水过滤 器 , 用来过滤冷却水中的杂质 , 延长冷却器的使用寿命 。 循环泵装置 见图 1 该系统循环回路 的作用是对 油液进行加热或冷却 ,以及正常工作前对油液进行过 滤 ; 泵站底脚托架安装在减振器上 , 减小 电机与泵的振 动 ; 吸油管上装有带限位开关 的截止阀 , 与 电机联锁 , 是电机开启的先决条件 ;挠性接头安装在吸油 口处和 压力管线上 , 用以减小管路的振动 ; 压力管道上带有溢 流阀, 用以保护螺杆泵 。 高压泵装置 见图 1 该系统的高压泵提供动力油 的流量和压力 ; 泵底脚托架安装在减振器上 , 减小电机 与泵的振动 ; 吸油管上装有带限位开关的截止阀, 与电 机联锁 , 是电机开启的先决条件 ; 吸油管上带有柔性接 头. 用 以减小管路的振动 高压管及泄漏油管上有高压 软管 每台泵 的高压侧设有 1 个 阀块 , 带有 高压过滤 器 过滤油液 中的杂质 , 高压泄荷阀 , 二位二通插装 阀 具有单向阀和切断功能 ; 系统 的减压 , 通过安装在过 滤器上的电磁溢流阀来控制 每台泵上都装有压力继 电器 。 过滤装置 见图 1 该系统设置有高压过滤器 、 回 油过滤器、 循环过滤器, 都带有光 电堵塞指示器, 方便工 人巡检时观察 ;高压过滤器安装在高压泵出油 口管路 上 循环及回油过滤器, 与循环泵组成循环过滤回路。 在 泵站工作前 , 可 以先进行 内循环, 对油箱中的油液进行 过滤 . 保护阀组, 延长阀组和高压泵的使用寿命。 蓄能器装置 见图 2 该系统中的蓄能器用以储备 压力油 , 用于流量尖峰时 的需求 ; 每个蓄能器都安装一 个泄压和切断控制块 ;截止 阀和单 向阀由高压侧的电 磁阀来控制 ; 每个蓄能器组都有压力表 , 可以很直观的 观察到蓄能器的压力。 图 2霄 能 器 装 置 阀台装置 见图 3 该系统的阀组安装在根据其功 能设计的阀块上 ; 阀块集成在竖直 的阀柱上 ; 阀柱安装 在设有承油盘的架子上 ; 承油盘带有开式格栅底板 ; 单 个阀块安装在墙上, 设备上的框架/ 托架上 ;根据要求 , 设备的控制元件安装在端子箱 内; 油箱 、 泄漏油管上 的 每个阀块上 ,都设有单 向阀 ;每个阀台上都装有压力 表 , 便于随时观察工作压力 。 定尺剪压下装置阀台 图 3阀 台 装置 2 . 3总述 所有 的组件根据 现场实际情况 进行 了组 装和配 管 ; 管路 和阀块 , 经过 了冲洗 和防腐处理 , 保证 了工作 油液的清洁度 ; 根据管路的尺寸及压力范围, 管道连接 选用 焊接 锥度 2 4 。 S A E法兰 , 或者 D I N法兰。 在泵站 及阀台上安装 了镀铬的系统原理 图铭牌 ,方便工人检 修使用。 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s / No .5 . 2 0 1 2 3 定尺剪液压系统详细设计概述 3 . 1 液压 系统的功能及参数 液压系统控制定尺剪设备 的以下动作 磁力对 中 装置 的对 中; 磁力对中装置的升降 ; 夹送辊 ; 夹送辊装 置夹紧 ; 压紧辊 ; 尾部推 出装置 ; 压紧装置 ; 摆动辊道 ; 剪刃更换装置 ; 基座夹 紧; 提升装置上升/ 下降 ; 提升装 置移动 。 液压泵站的技术参数 介质 矿物油 HL P 4 6 D I N 5 1 5 2 4 , I S O V G 4 6清洁 度 7级 N A S 1 6 3 8 , 或 1 8 / 1 6 / 1 3级 I S O 4 4 0 6 ; 油箱 材料 S t 3 5 , 外层带有镀锌保护层 ; 加热器 浸入式加热器 冷却器 1 个油/ 水换热器 , 人 口冷却水温度 3 3 o C; 循环泵 1 个螺杆泵 ; 高压泵 5个轴 向柱塞泵带压力调节 ,包括 1个备 用泵 过滤器 5个高压过滤器 1 0 l x m , 1 个回油管路双 桶过滤器 2 0 1 x m , 1 个循环管路双桶过滤器 5 lx m , 4 个通气过滤器 3 t x m , 1 个冷却水过滤器 2 5 0 m 。 3 . 2液压泵 站控 制原 理 见 图 4 液压泵站的压力 回路的输 出管路与 阀台相连 , 向 液压缸输入压力油 , 同时对蓄能器蓄能。 回油过滤器压差 发讯器 Y C 6 0 蓄能 , 4 D TS C ■}__ 压力继电器 Y J 6 电磁溢流阀D T l ~D T 5 液位控制指示] l Y WI - Y W4 0 液位太高 Y W4 报警 0 油液 已满 Y W3 加油系统 停止加油 0 液位低 Y w2 在Y w2 和 . Y w3 之间桑工作 0 液位低 Y W1 所有的泵不允许 启动, 报警沮度鳢电器 wJ l wJ 5 0 液位太高 wJ 5 报警 0 油沮高 WJ 4 电磁水阀得电 。 油温正g - wJ 3 电磁水阀失电 0 油I i t wJ 2 电加热器停止工作 0 油沮太低 wJ 1 电加热器开始工作 一 同时, 主泵不允许启动 , 报警 ll电加 / J R I ~J R 6 电磁水阀 D T 7 l 循 环 过 滤 器 l I l 1 0加油N X F 8 l 加 油 I z I X F 9 【 上 { 卜 力 传感器 YJ 循环泵电机 D J 6 } 。 循 环 泵 吸 油 口 】 循 环 泵 吸 油 口 开关发讯器 X F 6 压力继电器 Y 儿~Y 巧 _口 压力油过滤器差发讯器 f YCI ~YC5 工作泵电机 D J l ~D J 5 0工作泵吸油口限位开关 X F1 XF 5 图 4 j 匝压 泵 站 控 制 原 理 图 液压泵站通过本地操作 台控制 。泵站设机旁操作 箱 , 操作箱上设“ 本地一 关闭一 远程” 开关 , “ 本地” 位 只允 许液压站 内操作 , “ 远程”位 只允许主操作 台上操作 。 “ 本地” 位主要为设备试车及检修时使用。“ 远程” 位通 过联锁可 以在主操作 台上操作泵的启停。 1 工作 回路 工作泵为恒压变量泵。其特点是泵的输出压力可 控 , 即系统压力在系统不同耗油量 的情况下保持不变。 另外 .通过泵最大流量的极限值保证 了电机不超过它 的额定功率。在工作泵 D J 1 一 D J 4 运行时, 每台泵吸油 口的蝶 阀必须打开。这些蝶阀完全打开的位置由限位 开关 X F 1 一 X F 4 来监控。在泵的启动阶段或者不需要 加油时候 , 为了保护液压泵免受破坏 , 延长液压泵的使 用寿命 ,在泵之后过滤器之前的压力管道上安装一个 电磁溢流阀 D T 1 一 D T 4 。当启动液压泵的时候, 该溢流 阀 常闭 被打开通到油箱 , 直到泵达到工作压力才关 闭。另外 , 如果管道压力升到超过极限值 安全值 , 通 过压力控制系统该溢流阀可 自动打开 , 系统溢流。带指 示堵塞 电指示器 Y C 1 一 Y C 4 的过滤器安装于每台泵的 出口。若过滤器堵塞则给系统报警信号 , 但不会关闭工 作泵 。在每个过滤器后 的油压通过 电子压 力继 电器 Y J 1 一 Y J 4 来监控。 在压力 回路的实际压力 由安装在主 管路上的另一个压力继电器 Y J 6 来监控。 泵站有一台液压泵 D J 5 作为备用泵使用。只有在 另外一台液压泵产生电气故障时 , 备用泵才 自动起动。 如果有其他故 障发生 如压力很低 备用泵必须人工开 启。备用泵在操作期间通过以下步骤进行开启 ①打开 “ 新工作泵” 的供油管 ; ②通过按备用泵的按钮使泵处 于打开状态, 启动这台泵; ③通过按故障工作泵按钮使 故障泵处于关闭状态, 来关闭这台工作泵 ; ④关闭“ 故 障工作泵” 的吸油口阀门。 为了给操作带来方便 ,所有的吸油 口管道 的阀门 在不影响系统情况下可处于打开位置。 2 泄压 回路 压力回路设置了泄压回路 。在液压系统运行之前 和运行期间, 泄压回路关闭 不连接到油箱 , 以便压力 能增大并且蓄能器能够存储一定的压力油 。如果液压 系统正常停止或非正 常停止 如急停 , 油箱返 回回路 的压力管道泄压 回路上 的换 向阀 D T 6 自动打开 连接 到油箱 。保证液压油能够返回到油箱 , 避免发生故障 时产生不必要的损失 。 3 循环回路 液压站配备 了循环 回路 。用以过滤并保持油箱恒 定的工作油温 , 使系统能够稳定运行。在循环泵 D J 6 压力油管道上有一个 压力传感器 Y J 7 , 一 台冷却器 , 一 台带手动切换且带堵塞电指示 Y C 7 双筒过滤器。 4 冷却系统 循环回路上安装一 台板式冷却器。当油箱 内的油 温上升到规定温度水平 以上时 一般为 5 0 o C , 电磁水 6 9 液 压 气动 与 密 封 / 2 0 1 2年 第 5期 阀 D T 7 会 自动开启 , 循环系统开始冷却油液。当油温 下降到规定温度时 一般为 4 0 ℃ , 电磁水阀 D T 7 自动 关闭 , 循环系统停止冷却油液。与加热系统相比冷却系 统具有优先权 。这主要是为了保证当温度太高时, 冷却 系统能够迅速的使油箱降温 , 防止液压油被炭化。 5 加热系统 油箱上安装有 6个加热器 J R1 - J R 6 , 用于加热油 箱内的油。 当油箱内的油温降到规定温度以下时 一般为 2 8 ℃ , 所有加热器全部启动来加热油。当油箱内的温度 上升到规定的正常温度时 一般为 3 5 o C , 加热器 自动关 闭。只有冷却器关闭时才允许加热器运行 联锁控制 。 6 油箱 油位和油温通过电子液位计 Y W1 一 Y W4 和温度 继电器 WJ 1 一 wJ 5 来控制 。当油箱内油温达到允许温 度后 一般为 3 5 o C , 温度继电器输出可 以启泵的信号 , 这时液压泵可以开启。如果温度继电器的高位 温度太 高 , 一般为 6 O c I 被激活 , 则液压系统 自动关 闭, 这表明 冷却系统功能失调。此外 , 在油面降到“ 最低” 油位后 , 电子液位计给系统信号 , 液压系统也会 自动关闭。从用 户点返 回到油箱途 中的液压油在 回油管中由 2个双筒 过滤器过滤后 回到油箱。双筒过滤器需要人工转换 , 且 配备了两个堵塞电指示器 Y C 6 。 7 蓄能器 蓄能器位于进油管到液压 回路 的交叉点上 。蓄能 器用来保证操作期 间液压 回路压力油的稳定和防止压 力波动。在皮囊式蓄能器上安装有溢流阀, 保护蓄能器 不会超压 。 蓄能器阀块上安装的电磁阀 D T 8 可以让阀 门关 闭。系统工作时 阀门总是保持打开状态 。只有在 “ 某些紧急情况” 的情况下, 这些阀门才会 自动关闭。 4 定尺剪主要设备的液压工作原理及特点 4 . 1 磁 力对 中装置 见 图 5 磁力对中装置一共有 6套 ,分布在定尺剪人 口之 前的辊道内 。它能很好地控制钢板从辊道正中间进入 定尺剪 , 完成定尺剪切的工序。 磁力对中装置 内装有永磁体 ,磁体位于可移动的 小车上 , 磁体 由液压缸驱动进行上升和下降。定位小车 在引导轨道上运行 , 并通过液压缸移动 , 每个磁性小车 装置能上升 、 下降和单独移动。磁性小车能根据实际钢 板宽度进行 自动预定位 ,入 口侧 的 1 个磁性小车和 出 口侧的 1个磁性小车用于移动, 中间的小车用来支撑 , 并与入 口和出 口的磁性小车在钢板上 自动移动。 磁力对中装置的上升和下降的动作 由一个三位 四 通 电磁阀来 控制液压缸来完成 , 它位置 由限位开关来 7 0 1 一 三 位 四 通 比例 电液 换 向阀2 -两位 四 通 电磁 闽 3 一 三位四通 电磁 阀4 一 升降液压缸5 一 磁性小车 6 一 限位开关7 一 对 中液压缸 8 一 线性位移传感器 图 5磁 力对 中装置工作原理简图 控制。对 中的动作 由一个 比例电液三位 四通 阀控制液 压缸来完成。另外有一个两位四通电磁阀来控制液控 单 向阀的开闭。对 中的液压缸内部装有线性位移传感 器 , 用来探测液压缸的位置。磁力对 中装置有两个操作 模式 手动模式和 自动模式。 1 自动模式 6个磁力对 中装置的升降液压缸处在低位 本位 。 在本位 的时候 , 操作工发出开始指令 , 磁力对 中装置将 自动开始运行 ,并且操作工可以通过按钮停止磁力对 中装置的每一步动作 。当一块新钢板被运送到定尺剪 入 口棍道上时,磁力对中装置将 自动调整成新钢板的 运动数据。前提条件是 上一块钢板已经离开磁力对中 装置的区域 ;下一块钢板在磁力对 中装置之前 ; 6个磁 力对中装置处在低位 本位 。 磁力对中小车会根据钢板的宽度把钢板移动到中 心线的位置 。通过安装在第一个磁力对 中装置的物料 跟踪仪 , 小 车会带着钢板 自动停止 在缓慢模式 下 , 人 工校正需要操作工进行操作 。钢板停下来需要以下条 件 在钢板前端和后端与第一个磁力对中小车的距离 , 和最后一个磁力对中小车之间的距离是一样的。位置 的准确度在 / 一 2 0 0 mm。 2 手 动模式 磁力小车的抬升 、对中、下降都是依靠按钮来操 作。在缓慢模式下 , 第一个和最后一个小车利用操作杆 可以来回移动。在钢板对 中的时候 , 定位于磁力小车的 磁铁转变为不固定模式 。当操作工给 出“ 抬升” 指令 的 时候 , 磁力对中小车抬升 , 当小 车触发上位限位开关 的 Hy d r a ul i c s Pn e u ma t i c s Se a l s / NO . 5. 2 01 2 压下的速度 。 使之更加平稳。入 口夹送辊的作用就是把 钢板传送到剪机里, 进行剪切的工序。假如钢板已经进 入到剪机里 . 那么夹送辊将会取代辊道 , 继续进行传送 钢板的工作 , 与此同时, 定尺剪人口辊道也会停止转动。 4 . 3 定尺剪液压摆动棍道装置 见图 7 I 上 剪 时候 , 小车停止抬升。当操作工给出“ 下降” 指令 的时 候 , 磁力对中小车下降 , 当小车触发下位 限位开关的时 候 , 小车停止下降。 在试车阶段 ,小车的工作强度和计数激发将利用 最薄的钢板进行设置 ,应该使用一个可调 电阻器和延 迟时间在 0 . 5 5 s的时间继电器加 以调整。 3 缓慢运行模式 用按键操作开关可以激活缓慢运行模式 。这一模 式只能由特殊 的工作人员才能运行 ,它跨过 了大量 的 电气联锁装置 , 为防止干扰 , 操作依靠按键操作开关来 激活此模式。 4 . 2 入 口夹送辊装置 见 图 6 1 一比 例 电液 换 向 阀2 一 半 衡 3 一 定比减压 阀4 一 限位开关5 一 压力继电器 图 6入 口夹 送辊 工 作 原 理 简 图 人 口夹送辊由 4台电机驱动 ,下部 2个夹送辊采 用机械连接方式保持同步 , 4个夹送辊全部 由电气控制 实现同步圆 。夹送辊与压下辊一起被安装在定尺剪的剪 前 。夹送辊的作用就是在钢板经过磁力对中装置后 , 在 剪刃前对钢板进行传送 、 导向和定位。夹送辊基座 由两 部分组成 , 一部分是固定不动的, 另一部分是可 以移动 的。这两个基座分别布置在辊道的两侧 , 但它们安装在 同一个底板上。当钢板被辊道送到夹送辊前时 , 可移动 的夹送辊可以通过横移的螺纹接轴将夹送辊基座移动 到适合钢板宽度的位置, 以便剪刃进行剪切的工序 。 每个夹送辊的抬起与压下由一个液压缸来完成动 作 , 液压缸由一个比例电液换向阀来控制 , 抬起 的高度 由一个限位开关来限制。 压下的动作通过一个定比减压 阀控制比例电液换向阀的进油压力来完成 . 动作的参比 值取决于钢板的厚度 , 最小压力值 由压力继电器来传递 数据。并且压下的回路上还安装一个平衡阀, 用来控制 1 一 二 位 四 通 阀2 一 三 位 四 通 阔3、 4 一 二 位 四通 阀5 一 溢 沉 闻 图 7摆动辊道工作原理简图 在钢板进入辊道之前 .摆动辊道会根据不 同的情 况设定好不同的位置 , 即让钢板在辊道上前进 、 后退 , 或者是完成一次剪切。 摆动辊道最初的位置是低位。中间位是钢板前进 的位置。抬升的位置是钢板后退的位置。 辊道 的抬升和下降由两个液压缸来控制完成 。这 两个液压缸 由一个三位四通阀来控制抬升,一个二位 四通阀来控制液控单向阀。一个二位 四通 阀来控制液 压缸下降。 一个二位 四通阀来控制液控单 向阀。 抬起和 降下的行程由限位开关来确定。为了防止冲击 , 在液压 缸无杆腔的供油回路上安装有两个溢流阀。 5 结论 通过以上介绍 ,我们对滚切式定尺剪液压系统有 了一些 了解。滚切式定尺剪是定尺剪家族里比较先进 的设备之一 , 根据本文 . 可以为今后滚切式定尺剪液压 系统的设计提供一些参考数据 。也为工厂工人检修和 维护提供 了一些技术支持。为工厂滚切式定尺剪液压 系统能够更好的运行提供一些参考 。 参考 文献 【 1 ] 杨 固川. 滚切剪在 中厚板厂的应用[ J 】 . 车 L 钢, 1 9 9 5 , 1 2 3 . [ 2 】 曹 育盛 . 宝 钢厚 板厂 提高定 尺 剪剪 切精 度 的措 施[ J ] . 轧 钢, 2 0 0 7 , 2 4 2 . 71
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