JP2016049568A - Rail cooling method and heat treatment device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To homogenize the cooling rates at the head vertex central portion and the head vertex end portions of a rail while suppressing an investment cost and a running cost.SOLUTION: When a rail 1 is forcibly cooled by injecting a cooling medium to at least the head portion 11 of either a rail 1 hot-rolled to an austenite region temperature or higher, or a head 1 of the rail heated to the austenite region temperature or higher, the injection rate of the cooling medium is distributed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail 1 as to at least one of the head vertex surface or the head side surface. In the case where the injection quantity is distributed all over the head vertex surface, the injection rate is so distributed that it may be higher at the widthwise central portion than the widthwise end portions. In the case where the injection rate is distributed as to the head side surface, the cooling medium is so injected onto the widthwise end portion of the head vertex surface and the head side surface as that the injection rate of the lower portion of the head side surface may be larger than that of the higher portion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールを強制冷却することで高硬度のレールを製造する、レールの冷却方法および熱処理装置に関する。   The present invention relates to a rail cooling method and a heat treatment apparatus for manufacturing a high-hardness rail by forcibly cooling a rail that is hot-rolled or higher than an austenite temperature or a rail that is heated to a temperature higher than an austenite temperature.

耐摩耗性および靱性に優れたレールとして、頭部が微細なパーライト組織からなる高硬度レールが知られている。このような高硬度レールは、一般的に以下の製造方法によって製造される。
まず、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールを、正立した状態で熱処理装置に搬入する。正立した状態とは、レールの頭部が上方、足裏部が下方になった状態をいう。このとき、レールは、例えば100m程度の圧延長のままの状態、あるいはレール1本あたりの長さが例えば25m程度の長さに切断(以下では、「鋸断」とも称する。)された状態で熱処理装置へ搬送される。なお、レールが鋸断されてから熱処理装置に搬送される場合、熱処理装置は、鋸断されたレールに応じた長さの複数のゾーンに分割されていることもある。
As a rail excellent in wear resistance and toughness, a high-hardness rail having a pearlite structure with a fine head is known. Such a high-hardness rail is generally manufactured by the following manufacturing method.
First, a rail that has been hot-rolled at an austenite region temperature or higher, or a rail that has been heated to an austenite region temperature or higher is carried into a heat treatment apparatus in an upright state. The upright state means a state in which the head of the rail is upward and the sole is downward. At this time, the rail is in a state where the rolling length is, for example, about 100 m, or in a state where the length per rail is, for example, about 25 m (hereinafter also referred to as “saw cutting”). It is conveyed to the heat treatment apparatus. When the rail is sawed and then transferred to the heat treatment apparatus, the heat treatment apparatus may be divided into a plurality of zones having lengths corresponding to the sawed rail.

次いで、熱処理装置において、レールの足先部がクランプで拘束され、レールの頭頂部、頭側部、足裏部、さらに必要に応じて腹部が、冷却媒体によって強制冷却される。冷却媒体には、空気、水、ミスト等が用いられる。このようなレールの製造方法では、強制冷却時の温度履歴をコントロールすることにより、レールの内部を含めた頭部全体を微細なパーライト組織とすることができる。ここで、熱処理装置には単一ヘッダまたは複数のヘッダが設けられ、ヘッダから噴射される冷却媒体によってレールが強制冷却される。この際、レール頭部の上面(以下では、「頭頂面」とも称する。)端部は、曲面であり、多方面から冷却媒体が噴射される。このため、頭頂面端部における冷却媒体の流れが複雑になることから、頭頂面端部における冷却の制御が困難となる。また、頭頂面端部は、多方面から冷却されるため、頭頂面中央部や頭側面と比較して冷却速度が一般的に高くなる。   Next, in the heat treatment apparatus, the toe portion of the rail is restrained by a clamp, and the top portion of the rail, the head side portion, the sole portion, and if necessary, the abdomen is forcibly cooled by the cooling medium. Air, water, mist or the like is used as the cooling medium. In such a rail manufacturing method, by controlling the temperature history during forced cooling, the entire head including the inside of the rail can be made into a fine pearlite structure. Here, the heat treatment apparatus is provided with a single header or a plurality of headers, and the rail is forcibly cooled by a cooling medium sprayed from the header. At this time, the upper end (hereinafter also referred to as “head top surface”) end of the rail head is a curved surface, and the cooling medium is ejected from many directions. For this reason, since the flow of the cooling medium at the end of the top surface becomes complicated, it becomes difficult to control the cooling at the end of the top surface. Further, since the end portion of the parietal surface is cooled from many directions, the cooling rate is generally higher than that of the central portion and the side surface of the parietal surface.

一般的に、熱処理中のレールの冷却速度を上昇させると硬度は上昇するが、鋼種によっては冷却速度を過度に上げることによりマルテンサイトやベイナイトといったパーライト以外の靱性が著しく低い組織(以下では、「異常組織」とも称する。)に相変態してしまう場合がある。レールの品質としては、硬度および靱性に優れる必要があることから、この両方の特性の向上を両立させることが求められる。このため、レールにおける熱処理では、高い冷却速度を精度良く制御する必要がある。しかし、レールの頭部を冷却する場合、頭頂面端部と頭頂面中央部とでは、冷却速度が均一になりにくいことから、頭頂面の幅方向において硬度や靱性にばらつきが生じることがあった。このため、レールの頭頂面を幅方向に均一な冷却速度で冷却する技術が求められている。   Generally, increasing the cooling rate of the rail during heat treatment increases the hardness, but depending on the steel type, excessively increasing the cooling rate results in a structure with significantly low toughness other than pearlite such as martensite and bainite (hereinafter referred to as `` It is also referred to as “abnormal tissue”). As the quality of the rail, since it is necessary to be excellent in hardness and toughness, it is required to improve both of these characteristics. For this reason, it is necessary to control a high cooling rate with high precision in the heat treatment in the rail. However, when cooling the head of the rail, the cooling rate is difficult to be uniform at the end of the parietal surface and the central part of the parietal surface, and thus there may be variations in hardness and toughness in the width direction of the parietal surface. . For this reason, a technique for cooling the top surface of the rail in the width direction at a uniform cooling rate is required.

例えば、特許文献1には、レールの頭頂面を幅方向に均一に冷却する方法として、頭頂面端部を誘導加熱装置によって加熱させつつ、冷却媒体による熱処理を行う方法が開示されている。
また、特許文献2には、レールのゲージコーナー部(頭頂面端部)の過冷却を防止することを目的として、頭頂面冷却用ヘッダと頭側面冷却用ヘッダによりレールを冷却するに当たり、ゲージコーナー部に冷却媒体を当てないようにする方法が開示されている。
さらに、特許文献3には、頭頂面冷却用ヘッダおよび頭側面冷却用ヘッダのレールよりの距離を制御することにより、頭頂部中央とゲージコーナー部を所望の硬度にできる方法が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a method of performing a heat treatment with a cooling medium while heating an end of the top surface of the rail with an induction heating device as a method of uniformly cooling the top surface of the rail in the width direction.
Further, Patent Document 2 discloses that a gauge corner is used to cool a rail by a head surface cooling header and a head side surface cooling header for the purpose of preventing overcooling of the gauge corner portion (end portion of the top surface) of the rail. A method is disclosed in which no cooling medium is applied to the part.
Further, Patent Document 3 discloses a method in which the center of the top and the gauge corner can be set to a desired hardness by controlling the distance from the rails of the head surface cooling header and the head side surface cooling header.

特開昭57−137425号公報JP-A-57-137425 特開平02−007371号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-007371 特開昭64−087719号公報Japanese Patent Laid-Open No. 64-087719

しかし、特許文献1に記載の方法では、設備を設けるための多額の設備投資が必要であり、さらにランニングコストも非常に高くなるため、好ましくない。
また、特許文献2に記載の方法では、レールの頭部幅が異なる形状を熱処理する場合、ゲージコーナー部に冷却媒体を直接当てないようにするため、頭部幅に合わせて、天板の交換、または天板をヘッダに溶接している場合においてはヘッダの交換が必要となり、作業効率の低下を招くことから、好ましくない。
さらに、特許文献3に記載の方法では、頭頂面の幅方向の均一性は保たれる一方、頭側面の冷却が弱まるため、内部の冷却が弱くなり、硬度が低下するため、好ましくない。
However, the method described in Patent Document 1 is not preferable because it requires a large amount of capital investment for providing the equipment and the running cost becomes very high.
In addition, in the method described in Patent Document 2, when heat-treating shapes having different head widths of the rail, in order to prevent the cooling medium from being directly applied to the gauge corner portion, the top plate is replaced in accordance with the head width. In the case where the top plate is welded to the header, it is not preferable because the header needs to be replaced and the work efficiency is lowered.
Furthermore, the method described in Patent Document 3 is not preferable because uniformity in the width direction of the parietal surface is maintained, but cooling of the head side surface is weakened, so that internal cooling is weakened and hardness is lowered.

そこで、本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、投資コストやランニングコストを抑制しながらも、レールの頭頂面中央部と頭頂面端部との冷却速度を均一にすることができる、レールの冷却方法および熱処理装置を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and it is possible to make the cooling rate uniform between the central portion of the top surface of the rail and the end portion of the top surface while suppressing the investment cost and the running cost. An object of the present invention is to provide a rail cooling method and a heat treatment apparatus that can be used.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るレールの冷却方法は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールの少なくとも頭部に冷却媒体を噴射することで、レールを強制冷却する際に、レールの頭頂面および頭側面の少なくとも一方について、レールの長手方向に垂直な方向に冷却媒体の噴射量を分布させ、頭頂面について噴射量を分布させる場合には、頭頂面の幅方向端部に比べ幅方向中央部の噴射量が大きくなるように分布させて冷却媒体を頭頂面全体に噴射し、頭側面について噴射量を分布させる場合には、頭側面の上部に比べ下部の噴射量が大きくなるように分布させて冷却媒体を頭頂面の幅方向端部および頭側面に噴射することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a rail cooling method according to an aspect of the present invention includes a hot-rolled rail having a temperature higher than an austenite region temperature, or a cooling medium on at least a head of a rail heated to a temperature higher than an austenite region. When the rail is forcibly cooled, the injection amount of the cooling medium is distributed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail on at least one of the top surface and the side surface of the rail, and the injection amount is set on the top surface. In the case of distribution, in the case where the cooling medium is sprayed over the entire parietal surface by distributing so that the spray amount in the center in the width direction is larger than the end portion in the width direction of the parietal surface, and the spray amount is distributed over the head side surface. Is characterized in that the cooling medium is sprayed to the width direction end of the top surface and the head side surface in such a manner that the spray amount in the lower portion is larger than that in the upper portion of the head side surface.

また、本発明の一態様に係るレールの熱処理装置は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールの少なくとも頭部に冷却媒体を噴射することでレールを強制冷却する冷却手段を備え、冷却手段は、レールの頭頂面および頭側面の少なくとも一方について、レールの長手方向に垂直な方向に冷却媒体の噴射量が分布し、頭頂面について噴射量が分布する場合には、頭頂面の幅方向端部に比べ幅方向中央部の噴射量が大きくなるように分布させて冷却媒体を頭頂面全体に噴射し、頭側面について噴射量が分布する場合には、頭側面の上部に比べ下部の噴射量が大きくなるように分布させて冷却媒体を頭頂面の幅方向端部および頭側面に噴射することを特徴とする。   In addition, the rail heat treatment apparatus according to one aspect of the present invention is a rail by injecting a cooling medium onto at least a head of a rail that has been hot-rolled to an austenite region temperature or higher, or a rail that has been heated to an austenite region temperature or higher. Cooling means for forcibly cooling the cooling medium, and the cooling means distributes the injection amount of the cooling medium in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail and at least one of the top surface and the side surface of the rail. In the case where the cooling medium is sprayed over the entire parietal surface by distributing so that the spray amount in the center in the width direction is larger than the end in the width direction of the parietal surface, Further, the cooling medium is sprayed to the widthwise end portion and the head side surface of the top surface in a distributed manner so that the injection amount of the lower portion is larger than the upper portion of the head side surface.

本発明に係るレールの冷却方法および熱処理装置によれば、投資コストやランニングコストを抑制しながらも、レールの頭頂面中央部と頭頂面端部との冷却速度を均一にすることができる。   According to the rail cooling method and heat treatment apparatus of the present invention, it is possible to make the cooling rate uniform between the central portion of the top surface of the rail and the end portion of the top surface while suppressing the investment cost and the running cost.

本発明の一実施形態に係る熱処理装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heat processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 熱処理装置の一部を示す側面図である。It is a side view which shows a part of heat processing apparatus. レールの各部位を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each site | part of a rail. 頭頂多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows a top perforated plate nozzle. 頭側多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows a head side perforated plate nozzle. モデルA1の頭頂多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the parietal perforated plate nozzle of model A1. モデルA2の頭頂多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the parietal perforated plate nozzle of model A2. モデルA3の頭頂多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the parietal perforated plate nozzle of model A3. モデルA4の頭頂多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the parietal perforated plate nozzle of model A4. モデルA5の頭頂多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the parietal perforated plate nozzle of model A5. モデルB1の頭側多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the head side perforated plate nozzle of model B1. モデルB2の頭側多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the head side perforated plate nozzle of model B2. モデルB3の頭側多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the head side perforated plate nozzle of model B3. モデルB4の頭側多孔板ノズルを示す平面図である。It is a top view which shows the head side perforated plate nozzle of model B4.

以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)を、図面を参照しながら詳細に説明する。
<熱処理装置の構成>
はじめに、図1〜図5を参照して本発明の一実施形態における熱処理装置2について説明する。熱処理装置2は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール1、またはオーステナイト域温度以上に加熱されたレール1を強制冷却する装置であり、熱間圧延ラインの下流側、またはレールを加熱する加熱装置の下流側に連続して設けられる。図1および図2に示すように、レール1は、長手方向がx−y平面に垂直なz軸方向に平行になるように配される。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings.
<Configuration of heat treatment equipment>
First, with reference to FIGS. 1-5, the heat processing apparatus 2 in one Embodiment of this invention is demonstrated. The heat treatment apparatus 2 is an apparatus that forcibly cools the rail 1 that has been hot-rolled to the austenite region temperature or higher, or the rail 1 that has been heated to the austenite region temperature or higher, and heats the rail on the downstream side of the hot rolling line. It is continuously provided on the downstream side of the heating device. As shown in FIGS. 1 and 2, the rail 1 is arranged so that the longitudinal direction is parallel to the z-axis direction perpendicular to the xy plane.

図1および図2に示すように、熱処理装置2は、頭頂ヘッダ20と、頭側ヘッダ21a,21bと、足裏ヘッダ22と、支持拘束部23a,23bと、第1温度計24aと、第2温度計24bと、制御部25とを有する。ここで、図2および図3に示すように、レール1は、頭部11と、腹部12と、足部13とからなり、頭部11がy軸正方向側である上方および足部13がy軸負方向側である下方に配された状態で熱処理装置2に搬入される。また、図3に示すように、頭部11の表面は、頭頂面中央部11a、頭頂面端部11b,11c、頭側面11d,11e、および顎下部11f,11gからなる。足部13は、y軸負方向側の端部に足裏面13aを有する。なお、以下の説明では、頭頂面中央部11aおよび頭頂面端部11b,11cで示される領域を頭頂面という。   As shown in FIGS. 1 and 2, the heat treatment apparatus 2 includes a parietal header 20, head headers 21a and 21b, a foot header 22, support restraint portions 23a and 23b, a first thermometer 24a, Two thermometers 24b and a control unit 25 are provided. Here, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the rail 1 includes a head portion 11, an abdomen portion 12, and a foot portion 13, and the upper portion and the foot portion 13 in which the head portion 11 is on the y-axis positive direction side. It is carried into the heat treatment apparatus 2 in a state of being arranged below the y-axis negative direction side. As shown in FIG. 3, the surface of the head 11 is composed of a parietal surface central portion 11a, parietal surface end portions 11b and 11c, cranial side surfaces 11d and 11e, and lower jaw portions 11f and 11g. The foot 13 has a foot back surface 13a at the end on the y-axis negative direction side. In the following description, a region indicated by the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c is referred to as a parietal surface.

熱処理装置2は、z軸方向に延在して設けられ、レール1の長さに応じて、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21b、足裏ヘッダ22および支持拘束部23a,23bが少なくとも一つずつ設けられる。なお、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21b、足裏ヘッダ22および支持拘束部23a,23bが複数設けられる場合、複数の頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21b、足裏ヘッダ22および支持拘束部23a,23bは、それぞれz軸方向に並んで設けられる。
頭頂ヘッダ20は、頭頂多孔板ノズル201を有し、頭頂多孔板ノズル201からレール1の頭頂面中央部11aおよび頭頂面端部11b,11cのx軸方向全長に冷却媒体を噴射することで頭部11を強制冷却する冷却手段である。冷却媒体には、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。また、頭頂ヘッダ20は、頭頂多孔板ノズル201がレール1の頭頂面中央部11aに対向して配される。
The heat treatment apparatus 2 is provided so as to extend in the z-axis direction. According to the length of the rail 1, at least one head header 20, head-side headers 21a and 21b, sole header 22 and support restraint portions 23a and 23b are provided. It is provided one by one. When a plurality of the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, the sole header 22 and the support restraint portions 23a and 23b are provided, the plurality of parietal headers 20, the head side headers 21a and 21b, the sole header 22 and the support restraint The parts 23a and 23b are provided side by side in the z-axis direction.
The parietal header 20 has a parietal perforated plate nozzle 201 and jets a cooling medium from the parietal perforated plate nozzle 201 to the entire length in the x-axis direction of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c of the rail 1. It is a cooling means for forcibly cooling the portion 11. Air, spray water, mist, or the like is used as the cooling medium. Further, the parietal header 20 is arranged such that the parietal perforated plate nozzle 201 faces the central part 11 a of the parietal surface of the rail 1.

頭頂多孔板ノズル201は、図4に示すように、x−z平面視で矩形状の部材であり、冷却媒体が噴射される円形のノズル孔202が複数設けられる。ノズル孔202は、z軸方向に所定間隔だけ離隔して列を形成する。このノズル孔202の列は、x軸方向に複数列(例えば、7列)設けられる。また、隣り合う列のノズル孔202同士は、ノズル孔202が離隔した間隔の1/2の距離だけz軸方向にずれて配される(千鳥配置)。本実施形態の頭頂多孔板ノズル201は、x軸方向の中央3列に設けられた第1ノズル孔202aと、第1ノズル孔202aよりもx軸方向両端側の2列にそれぞれ設けられた第2ノズル孔202bとの2種類のノズル孔202を有する。第2ノズル孔202bは、第1ノズル孔202aよりも直径が小さく形成されるため、開口面積が小さくなる。本実施形態では、第2ノズル孔202bの直径は、第1ノズル孔202aの直径よりも小さくなればよいが、より好ましくは、第1ノズル孔202aの直径の20%以上80%以下とすることが望ましい。なお、図4に示した例では、x軸方向最中央の第1ノズル孔202aの列からx軸方向最端の第2ノズル孔202bの列までの距離dは、頭頂面中央部11aの中央から頭側面11d,11eまでのx軸方向の長さ程度に形成され、例えば45mmに形成される。 As shown in FIG. 4, the top perforated plate nozzle 201 is a rectangular member in the xz plan view, and is provided with a plurality of circular nozzle holes 202 through which a cooling medium is injected. The nozzle holes 202 form a row separated by a predetermined interval in the z-axis direction. A plurality of rows (for example, seven rows) of nozzle holes 202 are provided in the x-axis direction. Further, the nozzle holes 202 in adjacent rows are arranged so as to be shifted in the z-axis direction by a distance that is ½ of the interval at which the nozzle holes 202 are separated (staggered arrangement). The perforated perforated plate nozzle 201 of the present embodiment includes a first nozzle hole 202a provided in the center three rows in the x-axis direction and a second row provided in two rows on both ends in the x-axis direction from the first nozzle hole 202a. There are two types of nozzle holes 202, two nozzle holes 202b. Since the second nozzle hole 202b is formed to have a smaller diameter than the first nozzle hole 202a, the opening area is reduced. In the present embodiment, the diameter of the second nozzle hole 202b only needs to be smaller than the diameter of the first nozzle hole 202a, but more preferably 20% to 80% of the diameter of the first nozzle hole 202a. Is desirable. In the example shown in FIG. 4, the distance d 1 from the row of the first nozzle holes 202a at the center in the x-axis direction to the row of the second nozzle holes 202b at the end in the x-axis direction is the distance d 1 The length is about the length in the x-axis direction from the center to the head side surfaces 11d and 11e, for example, 45 mm.

上記のようにx軸方向中央に設けられた第1ノズル孔202aは、x軸方向端部に設けられた第2ノズル孔202bよりも大きな開口面積を有する。このため、頭頂ヘッダ20は、x軸方向であるレール1の頭頂面の幅方向において、幅方向端部よりも幅方向中央の噴射量が大きくなるように分布をもって、レール1に冷却媒体を噴射する。
頭側ヘッダ21a,21bは、頭側多孔板ノズル211a,211b(211)をそれぞれ有し、頭側多孔板ノズル211からレール1の頭側面11d,11eおよび頭頂面端部11b,11cのy軸方向全長に冷却媒体を噴射することで頭部11を冷却する冷却手段である。また、頭側ヘッダ21a,21bは、必要に応じて顎下部11f,11gおよび腹部12のx軸方向両端面をそれぞれ冷却する。冷却媒体には、頭頂ヘッダ20と同様に、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。頭側ヘッダ21a,21bは、頭側多孔板ノズル211a,211bがレール1の頭側面11d,11eにそれぞれ対向して配される。
As described above, the first nozzle hole 202a provided at the center in the x-axis direction has a larger opening area than the second nozzle hole 202b provided at the end in the x-axis direction. For this reason, the parietal header 20 injects the cooling medium onto the rail 1 with a distribution in the width direction of the top surface of the rail 1 that is the x-axis direction so that the injection amount at the center in the width direction is larger than the end in the width direction. To do.
The head-side headers 21a and 21b have head-side perforated plate nozzles 211a and 211b (211), respectively, and the head side surface 11d and 11e of the rail 1 from the head-side perforated plate nozzle 211 and the y-axis of the top surface end portions 11b and 11c. The cooling means cools the head 11 by injecting a cooling medium over the entire length in the direction. Further, the head-side headers 21a and 21b cool the both lower end surfaces 11f and 11g and the both end surfaces of the abdomen 12 in the x-axis direction as necessary. As with the top header 20, air, spray water, mist, and the like are used as the cooling medium. The head-side headers 21a and 21b are arranged such that the head-side perforated plate nozzles 211a and 211b face the head side surfaces 11d and 11e of the rail 1, respectively.

頭側多孔板ノズル211は、図5に示すように、y−z平面視で矩形状の部材であり、冷却媒体が噴射される円形のノズル孔212が複数設けられる。ノズル孔212は、z軸方向に所定間隔だけ離隔して列を形成する。このノズル孔212の列は、y軸方向に単数または複数列(例えば、5列)設けられる。また、隣り合う列のノズル孔212同士は、ノズル孔212が離隔した間隔の1/2の距離だけz軸方向にずれて配される(千鳥配置)。本実施形態の頭側多孔板ノズル211は、y軸負方向側に設けられた単数または複数列(例えば、3列)の第1ノズル孔212aと、y軸正方向側に設けられた単数または複数列(例えば、2列)の第2ノズル孔212bとの2種類のノズル孔212a,212bを有する。第2ノズル孔212bは、第1ノズル孔212aよりも直径が小さく形成されるため、開口面積が小さくなる。本実施形態では、第2ノズル孔212bの直径は、第1ノズル孔212aの直径よりも小さくなればよいが、より好ましくは、第1ノズル孔212aの直径の20%以上80%以下とすることが望ましい。なお、図5に示した例では、y軸正方向側最端の第2ノズル孔212bの列からy軸負方向側最端の第1ノズル孔212aの列までの距離dは、頭頂面端部11b,11cから頭側面11d,11eまでのy軸方向の長さ程度に形成され、例えば30mmに形成される。 As shown in FIG. 5, the head-side perforated plate nozzle 211 is a rectangular member in the yz plan view, and is provided with a plurality of circular nozzle holes 212 through which a cooling medium is injected. The nozzle holes 212 form a row spaced apart by a predetermined interval in the z-axis direction. One or a plurality of rows (for example, 5 rows) of nozzle holes 212 are provided in the y-axis direction. Further, the nozzle holes 212 in adjacent rows are arranged so as to be shifted in the z-axis direction by a distance that is ½ of the interval at which the nozzle holes 212 are separated (staggered arrangement). The head-side perforated plate nozzle 211 of the present embodiment is a single or a plurality of (for example, three rows) first nozzle holes 212a provided on the y-axis negative direction side, and a single or a plurality of first nozzle holes 212a provided on the y-axis positive direction side. Two types of nozzle holes 212a and 212b with a plurality of rows (for example, two rows) of second nozzle holes 212b are provided. Since the second nozzle hole 212b is formed to have a smaller diameter than the first nozzle hole 212a, the opening area is reduced. In the present embodiment, the diameter of the second nozzle hole 212b may be smaller than the diameter of the first nozzle hole 212a, but more preferably 20% or more and 80% or less of the diameter of the first nozzle hole 212a. Is desirable. In the example shown in FIG. 5, the distance d 2 from the row of the second nozzle holes 212b at the end on the y-axis positive direction side to the row of the first nozzle holes 212a at the end on the y-axis negative direction side is the top surface The length is about the length in the y-axis direction from the end portions 11b and 11c to the head side surfaces 11d and 11e, for example, 30 mm.

上記のようにy軸負方向側に設けられた第1ノズル孔212aは、y軸正方向側に設けられた第2ノズル孔212bよりも大きな開口面積を有する。このため、頭側ヘッダ21は、y軸方向であるレール1の頭部11の上下方向に対して、下部の噴射量が大きくなるように分布をもって、冷却媒体をレール1に噴射する。
足裏ヘッダ22は、足裏多孔板ノズル221を有し、足裏多孔板ノズル221からレール1の足裏面13aの全長に冷却媒体を噴射することで足部13を冷却する冷却手段である。冷却媒体には、頭頂ヘッダ20と同様に、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。足裏ヘッダ22は、足裏多孔板ノズル221がレール1の足裏面13aに対向して配される。
As described above, the first nozzle hole 212a provided on the negative y-axis side has a larger opening area than the second nozzle hole 212b provided on the positive y-axis side. For this reason, the head-side header 21 injects the cooling medium onto the rail 1 with a distribution such that the injection amount of the lower part becomes larger with respect to the vertical direction of the head 11 of the rail 1 that is the y-axis direction.
The sole header 22 has a sole perforated plate nozzle 221, and is a cooling means that cools the foot portion 13 by spraying a cooling medium from the sole perforated plate nozzle 221 to the entire length of the bottom surface 13 a of the rail 1. As with the top header 20, air, spray water, mist, and the like are used as the cooling medium. The sole header 22 is disposed such that the sole porous plate nozzle 221 faces the sole surface 13 a of the rail 1.

足裏多孔板ノズル221は、冷却媒体を噴射する複数のノズル孔が設けられた部材である。足裏多孔板ノズル221は、頭頂多孔板ノズル201や頭側多孔板ノズル211と異なり、同じ直径の円形のノズル孔が、x−z平面において略均等な位置に設けられる。
また、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21bおよび足裏ヘッダ22は、流調弁が設けられた不図示の搬送管を介して冷却媒体供給装置に接続される。冷却媒体は、後述する制御部26の指示に基づいて流調弁が調整されることで、噴射量が調整される。
The sole perforated plate nozzle 221 is a member provided with a plurality of nozzle holes for injecting a cooling medium. Unlike the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzle 211, the sole perforated plate nozzle 221 is provided with circular nozzle holes having the same diameter at substantially equal positions in the xz plane.
Moreover, the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, and the sole header 22 are connected to a cooling medium supply device via a conveyance pipe (not shown) provided with a flow control valve. The injection amount of the cooling medium is adjusted by adjusting the flow control valve based on an instruction from the control unit 26 described later.

支持拘束部23a,23bは、足部13のx軸方向の両端部をそれぞれ挟持することでレール1を支持および拘束する装置である。支持拘束部23a,23bは、例えばレール1の長手方向の全長に渡って数mずつ離隔して複数設けられる。
第1温度計24aは、放射温度計等の非接触型の温度計であり、頭頂面中央部11aの少なくとも一か所の表面温度を測定する。第1温度計24aは、頭頂面中央部11aの表面温度の測定結果を制御部25へ送信する。
The support restraint portions 23a and 23b are devices that support and restrain the rail 1 by sandwiching both end portions of the foot portion 13 in the x-axis direction. A plurality of support restraint portions 23 a and 23 b are provided, for example, separated by several meters over the entire length of the rail 1 in the longitudinal direction.
The first thermometer 24a is a non-contact type thermometer such as a radiation thermometer, and measures the surface temperature of at least one portion of the top surface central portion 11a. The first thermometer 24 a transmits the measurement result of the surface temperature of the top surface central portion 11 a to the control unit 25.

第2温度計24bは、第1温度計24aと同様に非接触型の温度計であり、いずれか一方の頭頂面端部11b,11cの少なくとも一か所の表面温度を測定する。第2温度計24bは、頭頂面端部11b,11cの表面温度の測定結果を制御部25へ送信する。
制御部25は、第1温度計24aおよび第2温度計24bの測定結果に基づいて、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21b、および足裏ヘッダ22にそれぞれ接続された搬送管の流調弁を制御し、冷却媒体の噴射量を調整することで、レール1の冷却速度を調整する。
The second thermometer 24b is a non-contact type thermometer like the first thermometer 24a, and measures the surface temperature of at least one of the top surface end portions 11b and 11c. The second thermometer 24 b transmits the measurement result of the surface temperature of the top surface end portions 11 b and 11 c to the control unit 25.
Based on the measurement results of the first thermometer 24a and the second thermometer 24b, the control unit 25 controls the flow of the transport pipes connected to the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, and the sole header 22, respectively. And the cooling rate of the rail 1 is adjusted by adjusting the injection amount of the cooling medium.

また、熱処理装置2は、不図示のオシレーション機構を有する。オシレーション機構は、支持拘束部23a,23bに設けられ、支持拘束部23a,23bをレール1の長手方向にオシレーション(往復動作)させる。このため、支持拘束部23a,23bにレール1が拘束された状態で、オシレーション機構が作動することで、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21bおよび足裏ヘッダ22に対してレール1が往復移動する。   The heat treatment apparatus 2 has an oscillation mechanism (not shown). The oscillation mechanism is provided in the support restraint portions 23 a and 23 b and causes the support restraint portions 23 a and 23 b to oscillate (reciprocate) in the longitudinal direction of the rail 1. For this reason, the rail 1 reciprocates with respect to the parietal header 20, the head side headers 21a, 21b, and the foot header 22 by operating the oscillation mechanism in a state where the rail 1 is constrained by the support restraint portions 23a, 23b. Moving.

<レールの冷却方法>
次に、本発明の一実施形態に係るレール1の冷却方法を用いたレール1の製造方法について説明する。本発明の一実施形態に係るレール1の製造方法では、まず、熱間圧延されたレール1、または加熱されたレール1が熱処理装置2に搬送される。熱間圧延されたレール1を用いる際には、予め鋼素材が加熱炉等で所定の温度まで加熱された後に、熱間圧延されることでレール1の形状に圧延加工される。一方、加熱されたレール1を用いる際には、予め、加熱炉や加熱装置等を用いてレール1が所定の温度まで加熱される。なお、所定の温度は、上記いずれの場合においても、頭部11の表面温度が、熱処理装置22による強制冷却の開始時において、オーステナイト域温度以上となる温度である。
<Rail cooling method>
Next, the manufacturing method of the rail 1 using the cooling method of the rail 1 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. In the method for manufacturing the rail 1 according to the embodiment of the present invention, first, the hot-rolled rail 1 or the heated rail 1 is conveyed to the heat treatment apparatus 2. When the hot-rolled rail 1 is used, the steel material is heated to a predetermined temperature in a heating furnace in advance and then hot-rolled to be rolled into the shape of the rail 1. On the other hand, when the heated rail 1 is used, the rail 1 is heated to a predetermined temperature in advance using a heating furnace, a heating device, or the like. In any case, the predetermined temperature is a temperature at which the surface temperature of the head 11 becomes equal to or higher than the austenite region temperature at the start of forced cooling by the heat treatment apparatus 22.

レール1を熱処理装置2に搬送した後、レール1は、足部13が支持拘束部23a,23bに挟持されることで、熱処理装置2に支持・拘束される。
次いで、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21bおよび足裏ヘッダ22から冷却媒体が噴射されることで、強制冷却が開始される。強制冷却の開始時点におけるレール1の頭部11の表面温度は、オーステナイト域温度以上である。
After the rail 1 is transported to the heat treatment apparatus 2, the rail 1 is supported and restrained by the heat treatment apparatus 2 by the foot 13 being sandwiched between the support restraint portions 23 a and 23 b.
Next, forced cooling is started by injecting a cooling medium from the parietal header 20, the head side headers 21 a and 21 b, and the sole header 22. The surface temperature of the head 11 of the rail 1 at the start of forced cooling is equal to or higher than the austenite region temperature.

また、レール1は、少なくとも頭頂面の表層組織がパーライト組織となる温度履歴で強制冷却される。この際、制御部25は、少なくとも頭部11の表層組織がパーライト組織となるように、流調弁を制御し、レール1の冷却速度および強制冷却時間を調整することで温度履歴を調整する。具体的には、制御部25は、頭側ヘッダ21a,21bから予め設定された噴射量で冷却媒体を噴射させ、さらに第1温度計24aおよび第2温度計24bの測定結果から、頭頂面中央部11aおよび頭頂面端部11b,11cの冷却速度を算出する。次いで、頭頂面端部11b,11cの冷却速度が目標とする冷却速度となるように頭頂ヘッダ20から噴射される冷却媒体の噴射量を調整する。なお、頭側ヘッダ21a,21bから噴射される冷却媒体の噴射量は、頭部11内部の硬度が必要とする硬度となる冷却速度に基づいて設定される。なお、パーライト組織となる温度履歴の一例として、例えば、レール1の頭頂面端部11b,11cは、強制冷却を開始時の頭頂面の表面温度が900℃である場合、3℃/秒の平均冷却速度で、180秒間強制冷却される。   Further, the rail 1 is forcibly cooled with a temperature history in which at least the surface layer structure of the top surface becomes a pearlite structure. At this time, the control unit 25 controls the flow control valve so that at least the surface layer structure of the head 11 becomes a pearlite structure, and adjusts the cooling history and the forced cooling time of the rail 1 to adjust the temperature history. Specifically, the control unit 25 causes the cooling medium to be injected from the head-side headers 21a and 21b with a preset injection amount, and further from the measurement results of the first thermometer 24a and the second thermometer 24b, The cooling rate of the part 11a and the top surface end parts 11b and 11c is calculated. Next, the injection amount of the cooling medium injected from the top header 20 is adjusted so that the cooling speed of the top surface end portions 11b and 11c becomes the target cooling speed. In addition, the injection amount of the cooling medium injected from the head-side headers 21a and 21b is set based on the cooling rate at which the hardness inside the head 11 is required. In addition, as an example of the temperature history which becomes a pearlite structure, for example, the top surface end portions 11b and 11c of the rail 1 have an average of 3 ° C./second when the surface temperature of the top surface at the start of forced cooling is 900 ° C. The forced cooling is performed at the cooling rate for 180 seconds.

また、制御部25は、足裏ヘッダ22における冷却媒体の噴射量、噴射圧等の噴射条件が、頭側ヘッダ21a,21bの噴射条件と同じになるように、足裏ヘッダ22に接続された流調弁を制御する。また、足裏ヘッダ22の噴射距離は、頭側ヘッダ21a,21bの噴射距離と同じとしてもよいし、目標の冷却速度に応じて変化させてもよい。
レール1を強制冷却した後、レール1は、支持拘束部23a,23bによる足部13の拘束が解除され、次工程となる冷却床へと搬送される。
次いで、レール1は、冷却床にて自然放冷またはファンによる冷却によって、正立状態または倒立状態で200℃以下、好ましく150℃以下まで冷却される。
The control unit 25 is connected to the sole header 22 so that the injection conditions such as the injection amount of the cooling medium and the injection pressure in the sole header 22 are the same as the injection conditions of the head headers 21a and 21b. Control the flow control valve. Further, the spray distance of the sole header 22 may be the same as the spray distance of the head headers 21a and 21b, or may be changed according to the target cooling rate.
After the rail 1 is forcibly cooled, the rail 1 is released from the restraint of the foot 13 by the support restraint portions 23a and 23b, and is transported to the cooling floor as the next step.
Next, the rail 1 is cooled to 200 ° C. or less, preferably 150 ° C. or less in an upright state or an inverted state by natural cooling or cooling by a fan on the cooling floor.

ここで、頭頂面端部11b,11cには、頭頂ヘッダ20および頭側ヘッダ21a,21bから噴射される冷却媒体が直接あたる。このため、頭頂面および頭側面11d,11eに対して、分布を持たせずに均一な噴射量で冷却媒体を噴射する場合、頭頂面中央部11aに比べて頭頂面端部11b,11cの冷却速度が高くなる。しかし、本実施形態では、頭頂面端部11b,11cに対して頭頂面中央部11aの噴射量が大きくなるように分布を持たせた頭頂ヘッダ20、および頭側面11d,11eの上部に対して下部の噴射量が大きくなるように分布を持たせた頭側ヘッダ21a,21bを用いることで、頭頂面をx軸方向に均一な冷却速度で冷却することができる。   Here, the cooling medium sprayed from the parietal header 20 and the head side headers 21a and 21b directly hits the parietal surface end portions 11b and 11c. For this reason, when injecting the cooling medium with a uniform injection amount without having distribution to the parietal surface and the cranial surfaces 11d and 11e, the cooling of the parietal surface end portions 11b and 11c as compared with the parietal surface central portion 11a. Increases speed. However, in the present embodiment, with respect to the top of the parietal header 20 and the top of the head side surfaces 11d and 11e that are distributed so that the injection amount of the parietal surface central portion 11a is larger than the parietal end portions 11b and 11c. By using the head-side headers 21a and 21b having a distribution so that the injection amount in the lower part is increased, the top surface can be cooled at a uniform cooling rate in the x-axis direction.

<変形例>
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
<Modification>
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、熱処理装置2は、熱間圧延ラインの下流側、またはレールを加熱する加熱装置の下流側に連続して設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。熱処理装置2は、熱間圧延ラインまたは加熱装置から独立して設けられてもよい。
また、上記実施形態では、熱処理装置2は、レール1の腹部12を冷却するための腹部ヘッダを有してもよい。腹部ヘッダは、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21bおよび足裏ヘッダ22と同様に、多孔板ノズルが一端に設けられ、多孔板ノズルから冷却媒体を噴射することで腹部12を冷却する。腹部ヘッダは、多孔板ノズルがレール1の腹部12に対向して配される。
For example, in the said embodiment, although the heat processing apparatus 2 was continuously provided in the downstream of the hot rolling line, or the downstream of the heating apparatus which heats a rail, this invention is not limited to this example. The heat treatment apparatus 2 may be provided independently from the hot rolling line or the heating apparatus.
Moreover, in the said embodiment, the heat processing apparatus 2 may have the abdominal-part header for cooling the abdominal part 12 of the rail 1. FIG. The abdomen header is provided with a perforated plate nozzle at one end in the same manner as the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b and the sole header 22, and cools the abdomen 12 by injecting a cooling medium from the perforated plate nozzle. The abdomen header is arranged so that the perforated plate nozzle faces the abdomen 12 of the rail 1.

さらに、上記実施形態では、熱処理装置2は、レール1の頭部11を冷却する冷却手段として、頭頂ヘッダ20と、頭側ヘッダ21a,21bとを有するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、熱処理装置2は、頭頂ヘッダ20および頭側ヘッダ21a,21bに替わる冷却手段として、レール1の長手方向に垂直なx−y平面視において、頭部11を覆って形成された頭部ヘッダを有してもよい。頭部ヘッダは、x−y平面視において頭部11を覆う略アーチ状の多孔板ノズルを有し、この多孔板ノズルから冷却媒体を噴射することで頭部11を冷却する。頭部ヘッダの多孔板ノズルは、頭頂面および頭側面に対して冷却媒体が噴射される複数のノズル孔を有する。この複数のノズル孔は、複数の直径の孔からなり、頭頂多孔板ノズル201または頭側多孔板ノズル211のように冷却媒体の噴射量が頭頂面あるいは頭側面11d,11eに対して分布を持つように配される。   Further, in the above embodiment, the heat treatment apparatus 2 has the parietal header 20 and the head-side headers 21a and 21b as cooling means for cooling the head 11 of the rail 1, but the present invention is limited to this example. Not. For example, the heat treatment apparatus 2 is a head header formed so as to cover the head 11 in the xy plane view perpendicular to the longitudinal direction of the rail 1 as a cooling means replacing the parietal header 20 and the head-side headers 21a and 21b. You may have. The head header has a substantially arc-shaped perforated plate nozzle that covers the head 11 in the xy plan view, and cools the head 11 by ejecting a cooling medium from the perforated plate nozzle. The perforated plate nozzle of the head header has a plurality of nozzle holes through which a cooling medium is jetted onto the top surface and the side surface of the head. The plurality of nozzle holes are holes having a plurality of diameters, and the amount of the cooling medium sprayed is distributed with respect to the top surface or the head side surfaces 11d and 11e like the top perforated plate nozzle 201 or the head side perforated plate nozzle 211. Arranged.

さらに、上記実施形態では、熱処理装置2は、頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211が頭頂面または頭側面11d,11eに対して冷却媒体の噴射量に分布を持つようにノズル孔202,212が形成されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、頭頂多孔板ノズル201または頭側多孔板ノズル211のいずれか一方のみが、頭頂面または頭側面11d,11eに対して冷却媒体の噴射量に分布を持つようにノズル孔202,212が形成されてもよい。
さらに、上記実施形態では、x軸方向またはy軸方向に隣接するノズル孔202,212の列同士は、z軸方向にずれて千鳥配置にそれぞれ配されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、x軸方向またはy軸方向に隣接するノズル孔202,212の列同士は、隣接する列のノズル孔202,212同士がx軸方向またはy軸方向に並んでそれぞれ配されてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the heat treatment apparatus 2 includes the nozzle hole 202 so that the parietal perforated plate nozzle 201 and the head perforated plate nozzle 211 have a distribution in the injection amount of the cooling medium with respect to the parietal surface or the head side surfaces 11d and 11e. , 212 are formed, but the present invention is not limited to this example. For example, the nozzle holes 202 and 212 are formed so that only one of the head-perforated plate nozzle 201 and the head-side perforated plate nozzle 211 has a distribution in the injection amount of the cooling medium with respect to the top surface or the head side surfaces 11d and 11e. May be.
Further, in the above embodiment, the rows of nozzle holes 202 and 212 adjacent in the x-axis direction or the y-axis direction are shifted in the z-axis direction and arranged in a staggered arrangement, but the present invention is in such an example. It is not limited. For example, the nozzle holes 202 and 212 adjacent to each other in the x-axis direction or the y-axis direction may be arranged such that the nozzle holes 202 and 212 in the adjacent rows are aligned in the x-axis direction or the y-axis direction.

さらに、上記実施形態では、頭頂多孔板ノズル201は、x軸方向の中央側に第1ノズル孔202aと、x軸方向の端側に第1ノズル孔202aよりも直径の小さな第2ノズル孔202bとを有するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。頭頂多孔板ノズル201は、x軸方向の中央部に比べて端側の冷却媒体の噴射量が小さくなればよい。例えば、頭頂多孔板ノズル201は、3種類以上の直径からなるノズル孔202を有してもよい。また、頭頂多孔板ノズル201は、x軸方向の端側に比べて中央側のノズル孔202の数が多くなるように、1種類または複数種の直径からなるノズル孔202が配されてもよい。   Furthermore, in the said embodiment, the top perforated plate nozzle 201 has the 1st nozzle hole 202a in the center side of a x-axis direction, and the 2nd nozzle hole 202b whose diameter is smaller than the 1st nozzle hole 202a in the end side of a x-axis direction. However, the present invention is not limited to such an example. The top perforated plate nozzle 201 only needs to have a smaller amount of coolant injection on the end side than the central portion in the x-axis direction. For example, the perforated plate nozzle 201 may have nozzle holes 202 having three or more types of diameters. Further, the perforated perforated plate nozzle 201 may be provided with nozzle holes 202 having one type or a plurality of types of diameters so that the number of nozzle holes 202 on the central side is larger than the end side in the x-axis direction. .

さらに、上記実施形態では、頭側多孔板ノズル211は、y軸負方向側に第1ノズル孔212aと、y軸正方向の端側に第1ノズル孔212aよりも直径の小さな第2ノズル孔212bを有するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。頭側多孔板ノズル211は、y軸負方向側に比べてy軸正方向側の冷却媒体の噴射量が小さくなればよい。例えば、頭側多孔板ノズル211は、3種類以上の直径からなるノズル孔212を有してもよい。また、頭側多孔板ノズル211は、y軸正方向側に比べてy軸負方向側のノズル孔212の数が多くなるように、1種類または複数種の直径からなるノズル孔212が配されてもよい。
さらに、上記実施形態では、ノズル孔202,212は、円形の形状を有するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ノズル孔202,212は、楕円や多角形等の形状を有してもよい。なお、ノズル孔202,212の形状を円形とすることで、他の形状よりも加工が容易となる。
Furthermore, in the above embodiment, the head-side perforated plate nozzle 211 has the first nozzle hole 212a on the y-axis negative direction side and the second nozzle hole having a smaller diameter than the first nozzle hole 212a on the end side in the y-axis positive direction. However, the present invention is not limited to this example. The head-side perforated plate nozzle 211 only needs to have a smaller amount of coolant injected on the y-axis positive direction side than on the y-axis negative direction side. For example, the head-side perforated plate nozzle 211 may have nozzle holes 212 having three or more types of diameters. Further, the head-side perforated plate nozzle 211 is provided with nozzle holes 212 having one or more types of diameters so that the number of nozzle holes 212 on the y-axis negative direction side is larger than that on the y-axis positive direction side. May be.
Furthermore, in the above embodiment, the nozzle holes 202 and 212 have a circular shape, but the present invention is not limited to such an example. For example, the nozzle holes 202 and 212 may have a shape such as an ellipse or a polygon. In addition, by making the shape of the nozzle holes 202 and 212 circular, processing becomes easier than other shapes.

さらに、上記実施形態では、制御部25は、第1温度計24aおよび第2温度計24bの測温結果に基づいて冷却速度を制御するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、制御部25は、予め得られた冷却媒体の噴射量と冷却速度との実績に基づいて、目標とする冷却速度となるように冷却媒体の噴射量を調整してもよい。この際、熱処理装置2には、第1温度計24aおよび第2温度計24bが設けられなくてもよい。
さらに、上記実施形態では、制御部25は、搬送管の流調弁を調整することで冷却速度を調整するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、制御部25は、冷却媒体供給装置を制御し、冷却媒体の噴射圧力や冷却媒体の水分量等を調整することで、冷却速度を調整してもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the control part 25 controlled the cooling rate based on the temperature measurement result of the 1st thermometer 24a and the 2nd thermometer 24b, this invention is not limited to this example. For example, the control unit 25 may adjust the injection amount of the cooling medium so as to achieve the target cooling speed based on the results of the injection amount and the cooling speed of the cooling medium obtained in advance. At this time, the first thermometer 24a and the second thermometer 24b may not be provided in the heat treatment apparatus 2.
Furthermore, in the said embodiment, although the control part 25 adjusted the cooling rate by adjusting the flow control valve of a conveyance pipe, this invention is not limited to this example. For example, the control unit 25 may adjust the cooling rate by controlling the cooling medium supply device and adjusting the jetting pressure of the cooling medium, the water content of the cooling medium, and the like.

さらに、上記実施形態では、頭側多孔板ノズル211の距離dは、頭頂面端部11b,11cから頭側面11d,11eまでのy軸方向の長さ程度に形成されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、距離dは、頭頂面短部11b,11cから腹部12の下部までの長さ程度に形成されてもよい。この際、レール1は、頭側多孔板ノズル211から噴射される冷却媒体によって、頭側面11d,11eに加え、顎下部11f,11gおよび腹部12が冷却される。なお、顎下部11f,11gおよび腹部12に対する冷却媒体の噴射量については、特に分布を持たせなくてもよい。例えば、頭側多孔板ノズル211は、距離dが160mmであってもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the distance d 2 of the head-side perforated plate nozzle 211, top surface end 11b, the head sides 11d from 11c, the y-axis direction to 11e was to be formed into substantially a same length as, the The invention is not limited to such examples. For example, the distance d 2 is top surface short portion 11b, may be formed into substantially a same length as that of to the bottom of the abdomen 12 from 11c. At this time, in the rail 1, the lower jaw portions 11 f and 11 g and the abdomen 12 are cooled in addition to the head side surfaces 11 d and 11 e by the cooling medium ejected from the head-side perforated plate nozzle 211. In addition, it is not necessary to give distribution in particular about the injection quantity of the cooling medium with respect to chin lower part 11f, 11g, and the abdominal part 12. FIG. For example, the head-side perforated plate nozzle 211, the distance d 2 may be 160 mm.

さらに、上記実施形態では、オシレーション機構が支持拘束部23a,23bに設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。オシレーション機構は、レール1に対する冷却媒体の噴射位置が相対的に移動すればよく、例えば、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21bおよび足裏ヘッダ22からなる冷却手段にオシレーション機構が設けられてもよい。このように、熱処理装置2にオシレーション機構を設けることで、レール1を長手方向に均一に冷却することができる。しかし、ノズル孔202,212の配置から、レール1を長手方向に十分に均一に冷却できるようであれば、オシレーション機構が設けられなくてもよい。   Furthermore, in the said embodiment, although the oscillation mechanism was provided in the support restraint parts 23a and 23b, this invention is not limited to this example. For the oscillation mechanism, it is only necessary that the injection position of the cooling medium relative to the rail 1 is moved. For example, the oscillation mechanism is provided in the cooling means including the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, and the sole header 22. May be. Thus, by providing an oscillation mechanism in the heat treatment apparatus 2, the rail 1 can be uniformly cooled in the longitudinal direction. However, if the rail 1 can be cooled sufficiently uniformly in the longitudinal direction from the arrangement of the nozzle holes 202 and 212, the oscillation mechanism may not be provided.

<実施形態の効果>
(1)本発明の実施形態に係るレールの冷却方法は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール1、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレール1の少なくとも頭部11に冷却媒体を噴射することで、レール1を強制冷却する際に、レール1の頭頂面および頭側面11d,11eの少なくとも一方について、レール1の長手方向に垂直な方向に冷却媒体の噴射量を分布させ、頭頂面について噴射量を分布させる場合には、頭頂面の幅方向端部11b,11cに比べ幅方向中央部11aの噴射量が大きくなるように分布させて冷却媒体を頭頂面全体に噴射し、頭側面11d,11eについて噴射量を分布させる場合には、頭側面11d,11eの上部に比べ下部の噴射量が大きくなるように分布させて冷却媒体を頭頂面の幅方向端部(頭頂面端部11b,11c)および頭側面11d,11eに噴射する。
<Effect of embodiment>
(1) In the rail cooling method according to the embodiment of the present invention, the cooling medium is sprayed onto the rail 1 that has been hot-rolled over the austenite region temperature or at least the head 11 of the rail 1 that has been heated over the austenite region temperature. Thus, when the rail 1 is forcibly cooled, the injection amount of the cooling medium is distributed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail 1 on at least one of the top surface and the head side surfaces 11d and 11e of the rail 1, and the top surface When the injection amount is distributed, the cooling medium is injected over the entire parietal surface by distributing the injection amount so that the injection amount of the width direction central portion 11a is larger than the width direction end portions 11b and 11c of the parietal surface. When the injection amount is distributed with respect to 11d and 11e, the cooling medium is distributed so that the lower injection amount is larger than the upper portion of the head side surfaces 11d and 11e, and the width of the top surface is reduced. Kotan portion (top surface ends 11b, 11c) and the head side 11d, is injected into 11e.

ここで、レール1の硬度を向上させる場合には、レール1の表層組織を100%パーライト変態させることが好ましい。しかし、レール1に含有される成分によっては、パーライト変態の開始および進行が遅くなる効果を及ぼす元素がある。また、成分によっては、ベイナイト変態の開始および進行が遅くなる効果を及ぼす元素がある。このため、同じ冷却条件においても成分系によっては、ベイナイト変態しやすくなり、レール1の硬度が低下してしまう場合がある。例えば、Mn(マンガン)含有量が多いレール1の場合、ベイナイト変態開始温度が高くなるため、ベイナイト変態がしやすくなる。さらに、例えば、圧下率や圧延温度等の製造条件によっても、成分の影響によらず変態後組織が変化する場合が存在する。このため、成分系や製造条件によっては、冷却速度が過度に速い場合、変態開始前を含むパーライト変態が完了する前にベイナイト変態又はマルテンサイト変態開始温度まで低下することがある。ベイナイト組織やマルテンサイト組織は、パーライト組織に比べて硬度または靱性に劣る。   Here, when improving the hardness of the rail 1, it is preferable to transform the surface structure of the rail 1 to 100% pearlite. However, depending on the components contained in the rail 1, there is an element that has an effect of slowing the start and progress of the pearlite transformation. Further, depending on the component, there is an element that exerts an effect of slowing the start and progress of the bainite transformation. For this reason, even under the same cooling conditions, depending on the component system, bainite transformation is likely to occur, and the hardness of the rail 1 may decrease. For example, in the case of the rail 1 having a high Mn (manganese) content, the bainite transformation start temperature becomes high, so that bainite transformation is easily performed. Furthermore, for example, the post-transformation structure may change depending on the production conditions such as rolling reduction and rolling temperature, regardless of the influence of components. For this reason, depending on the component system and production conditions, when the cooling rate is excessively high, the bainite transformation or the martensitic transformation start temperature may be lowered before completion of the pearlite transformation including before the transformation start. A bainite structure and a martensite structure are inferior in hardness or toughness as compared with a pearlite structure.

本発明の上記(1)の構成によれば、頭頂面の幅方向において頭頂面中央部11aと頭頂面端部11b,11cとの冷却速度を均一にすることができる。このため、成分系や製造条件によらず、頭頂面の表層組織を均一な100%パーライト組織とすることができ、頭頂面の幅方向の硬度および靱性を均一にすることができる。また、上記構成によれば、冷却媒体の噴射量を分布させるだけで冷却速度を均一にすることができるため、例えば特許文献1に比べ、加熱装置等の設備を設ける必要がないため、熱処理装置2に掛かる投資コストやランニングコストを抑制することができる。   According to the configuration of (1) of the present invention, the cooling rate of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c can be made uniform in the width direction of the parietal surface. For this reason, the surface layer structure of the parietal surface can be a uniform 100% pearlite structure regardless of the component system and manufacturing conditions, and the hardness and toughness in the width direction of the parietal surface can be made uniform. In addition, according to the above configuration, since the cooling rate can be made uniform only by distributing the injection amount of the cooling medium, for example, compared with Patent Document 1, it is not necessary to provide a facility such as a heating device. The investment cost and running cost for 2 can be suppressed.

また、上記(1)の構成によれば、頭頂面について噴射量を分布させる場合には、冷却媒体は頭頂面全体に分布をもって噴射されればよい。このため、異なる幅の複数種のレール1を製造する場合においても、最大幅に合わせて頭頂20の幅を設定し、各幅において分布が存在するようにノズル孔202を設けることで、様々な幅のレール1に対応させることができる。このため、特許文献2のように頭頂面端部に冷却媒体を当てないようにする冷却方法に比べ、ヘッダや天板の交換頻度が低減することから、作業効率や生産性を向上させることができる。   Further, according to the configuration of (1) above, when the injection amount is distributed on the top surface, the cooling medium may be sprayed with a distribution over the entire top surface. For this reason, even when manufacturing a plurality of types of rails 1 having different widths, the width of the top 20 is set in accordance with the maximum width, and the nozzle holes 202 are provided so that there is a distribution in each width. This can correspond to the rail 1 having a width. For this reason, compared to the cooling method in which the cooling medium is not applied to the end of the top surface as in Patent Document 2, the replacement frequency of the header and the top plate is reduced, so that work efficiency and productivity can be improved. it can.

さらに、特許文献3では、頭頂面中央部11aと頭側面11b,11cとの冷却速度を均一にするために頭側面11d,11eの冷却速度を低下させる必要があり、内部の硬度が低下することが問題であった。これに対して、上記(1)の構成によれば、頭頂面中央部11aと頭頂面端部11b,11cと冷却速度を均一にしながら、頭側面11d,11eの冷却速度を調整することもできるため、内部の硬度を低下させることなく頭頂面の幅方向の硬度および靱性を均一にすることができる。   Furthermore, in Patent Document 3, it is necessary to reduce the cooling rate of the head side surfaces 11d and 11e in order to make the cooling rate of the central portion 11a of the parietal surface and the head side surfaces 11b and 11c uniform, and the internal hardness decreases. Was a problem. On the other hand, according to the configuration of the above (1), the cooling rate of the head side surfaces 11d and 11e can be adjusted while uniforming the cooling rate of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c. For this reason, the hardness and toughness in the width direction of the crown surface can be made uniform without reducing the internal hardness.

(2)レール1を強制冷却する際に、頭頂面に対向して配される頭頂ヘッダ20に設けられた複数のノズル孔202から冷却媒体を噴射し、頭頂ヘッダ20の複数のノズル孔202を、頭頂面の幅方向端部に比べ幅方向中央部の面積が大きくなるように形成する。
(3)頭頂ヘッダ20の複数のノズル孔202は、円形であり、幅方向最端部のノズル孔202の直径が幅方向中央部のノズル孔202の直径の20%以上80%以下の大きさである。
(2) When the rail 1 is forcibly cooled, a cooling medium is sprayed from a plurality of nozzle holes 202 provided in the parietal header 20 arranged to face the parietal surface, and the plurality of nozzle holes 202 of the parietal header 20 are The area of the central portion in the width direction is larger than the end portion in the width direction of the top surface.
(3) The plurality of nozzle holes 202 of the parietal header 20 are circular, and the diameter of the nozzle hole 202 at the end in the width direction is 20% to 80% of the diameter of the nozzle hole 202 at the center in the width direction. It is.

(4)レール1を強制冷却する際に、頭側面11d,11eに対向して配される頭側ヘッダ21a,21bに設けられた複数のノズル孔212から冷却媒体を噴射し、頭側ヘッダ21a,21bの複数のノズル孔212を、頭頂面の上部に比べ下部の面積が大きくなるように形成する。
(5)頭側ヘッダ21a,21bの複数のノズル孔212は、円形であり、最上部のノズル孔212の直径が最下部のノズル孔212の直径の20%以上80%以下の大きさである。
(4) When the rail 1 is forcibly cooled, the cooling medium is ejected from the plurality of nozzle holes 212 provided in the head side headers 21a and 21b arranged to face the head side surfaces 11d and 11e, and the head side header 21a , 21b are formed so that the area of the lower portion is larger than the upper portion of the top surface.
(5) The plurality of nozzle holes 212 of the head-side headers 21a and 21b are circular, and the diameter of the uppermost nozzle hole 212 is not less than 20% and not more than 80% of the diameter of the lowermost nozzle hole 212. .

上記(2)および(4)の構成によれば、例えば頭頂ヘッダ20および頭側ヘッダ21a,21bを有する既設の熱処理装置に対しても、ノズル孔202,212の形状や配置を変えるだけで適用することができる。このため、レール1の頭頂面の冷却速度を均一するための投資コストを抑制することできる。
また、上記(3)および(5)の構成によればノズル孔202,212を円形以外の形状とする場合に比べ、加工が容易になる。
According to the above configurations (2) and (4), for example, it is also applied to an existing heat treatment apparatus having the parietal header 20 and the head-side headers 21a and 21b only by changing the shape and arrangement of the nozzle holes 202 and 212. can do. For this reason, the investment cost for making the cooling rate of the top surface of the rail 1 uniform can be suppressed.
Further, according to the configurations of (3) and (5) above, the processing becomes easier as compared with the case where the nozzle holes 202 and 212 are formed in a shape other than a circle.

(6)熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール1、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレール1の少なくとも頭部11に冷却媒体を噴射することでレール1を強制冷却する冷却手段20,21a,21bを備え、冷却手段20,21a,21bは、レール1の頭頂面および頭側面11d,11eの少なくとも一方について、レール1の長手方向に垂直な方向に冷却媒体の噴射量が分布し、頭頂面について噴射量が分布する場合には、頭頂面の幅方向端部に比べ幅方向中央部の噴射量が大きくなるように分布させて冷却媒体を頭頂面全体に噴射し、頭側面11d,11eについて噴射量が分布する場合には、頭側面11d,11eの上部に比べ下部の噴射量が大きくなるように分布させて冷却媒体を頭頂面の幅方向端部(頭頂面端部11b,11c)および頭側面11d,11eに噴射する。
上記構成によれば、(1)と同様な効果を得ることができる。
(6) Cooling means 20 for forcibly cooling the rail 1 by injecting a cooling medium onto at least the head 11 of the rail 1 heated above the austenite zone temperature or the rail 1 heated above the austenite zone temperature, 21a, 21b, and the cooling means 20, 21a, 21b have a coolant injection amount distributed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail 1 with respect to at least one of the top surface and the head side surfaces 11d, 11e of the rail 1, When the injection amount is distributed with respect to the parietal surface, the cooling medium is injected over the entire parietal surface by distributing the injection amount in the central portion in the width direction compared to the width direction end of the parietal surface, and the side surface 11d, When the injection amount is distributed with respect to 11e, the cooling medium is distributed so that the lower injection amount is larger than the upper portions of the head side surfaces 11d and 11e, and the cooling medium is disposed at the end in the width direction of the top surface. Top surface ends 11b, 11c) and the head side 11d, is injected into 11e.
According to the said structure, the effect similar to (1) can be acquired.

次に、本発明者らが行った実施例1について説明する。
実施例1では、まず、900℃で熱間圧延終了した長さ50mのレール1を、図1および図2に示す熱処理装置2に搬入した。実施例1では、レール1の成分を、表1に示す成分Aとした。
Next, Example 1 performed by the present inventors will be described.
In Example 1, first, the rail 1 having a length of 50 m that had been hot-rolled at 900 ° C. was carried into the heat treatment apparatus 2 shown in FIGS. 1 and 2. In Example 1, the component of the rail 1 was the component A shown in Table 1.

Figure 2016049568
Figure 2016049568

次いで、支持拘束部23a,23bでレール1の足部13を拘束した。
その後、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21、足裏ヘッダ22から冷却媒体を噴射し、レール1を強制冷却した。実施例1では、頭頂多孔板ノズル201として、図6〜図10に示すモデルA1〜A5の5種類の頭頂多孔板ノズル201A〜201Eのいずれか一つを用いた。また、頭側多孔板ノズル211として、図11〜図14に示すモデルB1〜B4の4種類の頭側多孔板ノズル211C〜211Fのいずれか一つを用いた。
Next, the foot 13 of the rail 1 was restrained by the support restraint portions 23a and 23b.
Then, the cooling medium was sprayed from the top header 20, the head side header 21, and the sole header 22, and the rail 1 was forcibly cooled. In Example 1, as the parietal perforated plate nozzle 201, any one of the five types of parietal perforated plate nozzles 201A to 201E of models A1 to A5 shown in FIGS. 6 to 10 was used. Moreover, as the head side perforated plate nozzle 211, any one of four types of head side perforated plate nozzles 211C to 211F of models B1 to B4 shown in FIGS. 11 to 14 was used.

図6〜図10に示すモデルA1〜A5の頭頂多孔板ノズル201A〜201Eは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔202の列が、x軸方向に並んで複数列設けられる。ノズル孔202は、円形の形状を有する。また、隣接する列同士は、各列のノズル孔202のz軸方向の位置が、距離Z1[mm]ずれてそれぞれ設けられる。距離Z1[mm]は、各列におけるノズル孔202の離隔距離の1/2となる距離である。   The parietal perforated plate nozzles 201A to 201E of the models A1 to A5 shown in FIGS. 6 to 10 are provided with a plurality of rows of nozzle holes 202 arranged in the z-axis direction and arranged in the x-axis direction. The nozzle hole 202 has a circular shape. Further, adjacent rows are provided with the positions in the z-axis direction of the nozzle holes 202 of each row shifted by a distance Z1 [mm]. The distance Z1 [mm] is a distance that is ½ of the separation distance of the nozzle holes 202 in each row.

このうち、図6、図8および図10に示す頭頂多孔板ノズル201A,201C,201Eは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔202の列が、x軸方向に並んで9列設けられる。各列におけるx軸方向の距離は、中央列となるx軸正方向側から数えて5番目の列から3番目および7番目の列までが距離X1[mm]、5番目の列から1番目および9番目の列までが距離X2[mm]となるようにそれぞれ形成される。また、x軸正方向側から数えて2番目、4番目、6番目および8番目の列は、1番目から3番目の列の中間、3番目から5番目の列の中間、5番目から7番目の列の中間、7番目から9番目の列の中間に位置するようにそれぞれ形成される。   Among these, the top perforated plate nozzles 201A, 201C, and 201E shown in FIGS. 6, 8, and 10 are provided with nine rows of a plurality of nozzle holes 202 arranged in the z-axis direction and arranged in the x-axis direction. The distance in the x-axis direction in each column is a distance X1 [mm] from the fifth column to the third and seventh columns counting from the x-axis positive direction side serving as the center column, Each of up to the ninth column is formed so as to have a distance X2 [mm]. The second, fourth, sixth and eighth columns from the x-axis positive direction side are the middle of the first to third rows, the middle of the third to fifth rows, and the fifth to seventh rows. Are formed so as to be located in the middle of the first row and in the middle of the seventh to ninth rows.

図7、図9に示す頭頂多孔板ノズル201B,201Dは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔202の列が、x軸方向に並んで5列設けられる。各列におけるx軸方向の距離は、中央列となるx軸正方向側から数えて3番目の列から、1番目および5番目の列までが距離X2[mm]となるようにそれぞれ形成される。また、x軸正方向側から2番目および4番目の列は、1番目から3番目の列の中間、3番目から5番目の列の中間に位置するようにそれぞれ形成される。   In the top perforated plate nozzles 201B and 201D shown in FIG. 7 and FIG. 9, five rows of nozzle holes 202 arranged in the z-axis direction are provided in the x-axis direction. The distance in the x-axis direction in each column is formed so that the distance from the third column to the first and fifth columns is a distance X2 [mm] from the x-axis positive direction side that is the central column. . The second and fourth columns from the x-axis positive direction side are formed so as to be located in the middle of the first to third columns and in the middle of the third to fifth columns, respectively.

また、図6および図7に示す頭頂多孔板ノズル201A,201Bは、各列における第1ノズル孔202aがすべて同じ直径R1[mm]に形成される。
図8に示す頭頂多孔板ノズル201Cは、x軸方向中央の5列となる、x軸正方向側か数えてら3番目〜7番目の列の第1ノズル孔202aが、直径R1[mm]の大きさにそれぞれ形成される。さらに、頭頂多孔板ノズル201Cは、x軸正方向側から数えて1番目、2番目、8番目および9番目の列の第2ノズル孔202bが、直径R1[mm]よりも小さい直径R2[mm]の大きさにそれぞれ形成される。図9に示す頭頂多孔板ノズル201Dは、頭頂多孔板ノズル201Cと同様に、x軸正方向側から数えて2番目〜4番目の列の第1ノズル孔202aが直径R1[mm]、1番目および5番目の列の第2ノズル孔202bが直径R2[mm]にそれぞれ形成される。
Further, in the top perforated plate nozzles 201A and 201B shown in FIGS. 6 and 7, all the first nozzle holes 202a in each row are formed to have the same diameter R1 [mm].
The top perforated plate nozzle 201C shown in FIG. 8 has five rows in the center in the x-axis direction, and the first nozzle holes 202a in the third to seventh rows counted from the x-axis positive direction side have a diameter R1 [mm]. Each size is formed. Further, the top perforated plate nozzle 201C has a diameter R2 [mm] in which the second nozzle holes 202b in the first, second, eighth, and ninth rows counted from the x-axis positive direction side are smaller than the diameter R1 [mm]. ] Respectively. As with the top perforated plate nozzle 201C, the top perforated plate nozzle 201D shown in FIG. 9 has the first nozzle holes 202a in the second to fourth rows counted from the x-axis positive direction side having a diameter R1 [mm], first. The second nozzle holes 202b in the fifth row are formed to have a diameter R2 [mm], respectively.

図10に示す頭頂多孔板ノズル201Eは、x軸方向の最中央列となる、x軸正方向側から数えて5列目の第1ノズル孔202aが、直径R1[mm]の大きさに形成される。また、頭頂多孔板ノズル201Eは、x軸正方向側から3列目、4列目、6列目および7列目の第2ノズル孔202bが、直径R1[mm]よりも小さい直径R2[mm]の大きさにそれぞれ形成される。さらに、頭頂多孔板ノズル201Eは、x軸正方向側から1列目、2列目、8列目および9列目の第3ノズル孔202cが、直径R2[mm]よりもさらに小さい直径R3[mm]の大きさそれぞれに形成される。   In the perforated perforated plate nozzle 201E shown in FIG. 10, the first nozzle holes 202a in the fifth row counted from the x-axis positive direction side, which is the center row in the x-axis direction, are formed with a diameter R1 [mm]. Is done. The top perforated plate nozzle 201E has a diameter R2 [mm] in which the second nozzle holes 202b in the third, fourth, sixth and seventh rows from the x-axis positive direction side are smaller than the diameter R1 [mm]. ] Respectively. Further, in the top perforated plate nozzle 201E, the third nozzle holes 202c in the first row, the second row, the eighth row, and the ninth row from the x-axis positive direction side have a diameter R3 [smaller than the diameter R2 [mm]. mm].

図11および図12に示す頭側多孔板ノズル211C,211Dは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔212の列が、y軸方向に並んで5列設けられる。ノズル孔212は、頭頂多孔板ノズル201と同様に、円形の形状を有する。また、隣接するノズル孔212の列同士は、各列のノズル孔212のz軸方向の位置が、距離Z2[mm]ずれてそれぞれ設けられる。距離Z2[mm]は、各列におけるノズル孔212の離隔距離の1/2となる距離である。さらに、各列におけるy軸に平行な距離は、最上部となるy軸正方向側から1番目の列から、最下部となるy軸負方向側から5列目までが距離Y1[mm]となるように形成される。   The head side perforated plate nozzles 211C and 211D shown in FIG. 11 and FIG. 12 are provided with five rows of a plurality of nozzle holes 212 arranged in the z-axis direction. The nozzle hole 212 has a circular shape like the top perforated plate nozzle 201. Further, adjacent rows of nozzle holes 212 are provided such that the positions in the z-axis direction of the nozzle holes 212 of each row are shifted by a distance Z2 [mm]. The distance Z2 [mm] is a distance that is ½ of the separation distance of the nozzle holes 212 in each row. Furthermore, the distance parallel to the y-axis in each column is the distance Y1 [mm] from the first column from the y-axis positive direction side that is the top to the fifth column from the y-axis negative direction side that is the bottom. Formed to be.

図11〜図14に示すモデルB1〜B4の頭側多孔板ノズル211C〜211Fは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔212の列が、y軸方向に並んで複数列設けられる。ノズル孔202は、円形の形状を有する。また、隣接する列同士は、各列のノズル孔212のz軸方向の位置が、距離Z2[mm]ずれてそれぞれ設けられる。距離Z2[mm]は、各列におけるノズル孔212の離隔距離の1/2となる距離である。
図11に示す頭側多孔板ノズル211Cは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔212の列が、y軸方向に並んで5列設けられる。各列におけるy軸方向の距離は、y軸方向側から数えて1番目の列から5番目の列までが距離Y1[mm]に形成される。また、1番目の列から2番目の列、4番目の列から5番目の列までが、距離Y2[mm]にそれぞれ形成される。最中央部となるy軸方向側から3番目の列は、1番目の列と5番目の列の中間に配される。さらに、頭側多孔板ノズル211Cは、各列における第1ノズル孔212aがすべて同じ直径R4に形成される。
The head side porous plate nozzles 211C to 211F of the models B1 to B4 shown in FIGS. 11 to 14 are provided with a plurality of rows of nozzle holes 212 arranged in the z-axis direction. The nozzle hole 202 has a circular shape. Further, adjacent rows are provided with the positions in the z-axis direction of the nozzle holes 212 of each row shifted by a distance Z2 [mm]. The distance Z2 [mm] is a distance that is ½ of the separation distance of the nozzle holes 212 in each row.
In the head-side perforated plate nozzle 211C shown in FIG. 11, five rows of nozzle holes 212 arranged in the z-axis direction are arranged in the y-axis direction. The distance in the y-axis direction in each column is a distance Y1 [mm] from the first column to the fifth column counted from the y-axis direction side. Further, the first column to the second column, the fourth column to the fifth column are formed at a distance Y2 [mm], respectively. The third column from the y-axis direction side, which is the central portion, is arranged between the first column and the fifth column. Furthermore, the first nozzle hole 212a in each row of the head side porous plate nozzle 211C is formed to have the same diameter R4.

図12に示す頭側多孔板ノズル211Dは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔212の列が、y軸方向に並んで3列設けられる。各列におけるy軸方向の距離は、y軸方向側から数えて1番目の列から3番目の列までが距離Y1[mm]に形成される。また、1番目の列から2番目の列までが、距離Y2[mm]に形成される。さらに、頭側多孔板ノズル211Dは、頭側多孔板ノズル211Cと同様に、各列における第1ノズル孔212aがすべて同じ直径R4に形成される。   The head-side perforated plate nozzle 211D shown in FIG. 12 has three rows of nozzle holes 212 arranged in the z-axis direction and arranged in the y-axis direction. The distance in the y-axis direction in each column is formed with a distance Y1 [mm] from the first column to the third column counted from the y-axis direction side. Further, the first column to the second column are formed at a distance Y2 [mm]. Further, in the head side porous plate nozzle 211D, the first nozzle holes 212a in each row are all formed to have the same diameter R4, similarly to the head side porous plate nozzle 211C.

図13に示す頭側多孔板ノズル211Eは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔212の列が、y軸方向に並んで4列設けられる。各列におけるy軸方向の距離は、y軸方向側から数えて1番目の列から4番目の列までが距離Y1[mm]に形成される。また、1番目の列から2番目の列、3番目の列から4番目の列までが、距離Y2[mm]にそれぞれ形成される。さらに、頭側多孔板ノズル211Eは、y軸正方向側から3番目および4番目の列の第1ノズル孔212aが直径R4[mm]、1番目および2番目の列の第2ノズル孔212bが直径R4[mm]よりも小さい直径R5[mm]の大きさにそれぞれ形成される。   The head side perforated plate nozzle 211E shown in FIG. 13 is provided with four rows of nozzle holes 212 arranged in the z-axis direction and arranged in the y-axis direction. The distance in the y-axis direction in each column is formed with a distance Y1 [mm] from the first column to the fourth column counted from the y-axis direction side. Further, the first column to the second column, the third column to the fourth column are formed at a distance Y2 [mm], respectively. Further, the head-side perforated plate nozzle 211E has a diameter R4 [mm] of the third and fourth rows of first nozzle holes 212a from the positive side in the y-axis direction, and a second nozzle hole 212b of the first and second rows. Each is formed in a size of a diameter R5 [mm] smaller than the diameter R4 [mm].

図14に示す頭側多孔板ノズル211Fは、z軸方向に並んだ複数のノズル孔212の列が、y軸方向に並んで3列設けられる。各列におけるy軸方向の距離は、y軸方向側から数えて1番目の列から3番目の列までが距離Y1[mm]に形成される。また、1番目の列から2番目の列までが、距離Y2[mm]に形成される。さらに、頭側多孔板ノズル211Fは、y軸正方向側から3番目の列の第1ノズル孔212aが直径R4[mm]、1番目および2番目の列の第2ノズル孔212bが直径R4[mm]と異なる直径R5[mm]の大きさにそれぞれ形成される。   The head-side perforated plate nozzle 211F shown in FIG. 14 has three rows of nozzle holes 212 arranged in the z-axis direction and arranged in the y-axis direction. The distance in the y-axis direction in each column is formed with a distance Y1 [mm] from the first column to the third column counted from the y-axis direction side. Further, the first column to the second column are formed at a distance Y2 [mm]. Further, in the head-side perforated plate nozzle 211F, the first nozzle holes 212a in the third row from the positive side in the y-axis have a diameter R4 [mm], and the second nozzle holes 212b in the first and second rows have a diameter R4 [ [mm] and a diameter R5 [mm] different from each other.

なお、図6〜図14に示す頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211において、x軸方向またはy軸方向に対する列間の距離は、各列のノズル孔202,212の中心を通る直線間の各方向に対する距離をそれぞれ示す。また、z軸方向に隣接するノズル孔202,212同士の距離は、ノズル孔202,212の中心間距離を示す。また、図6〜図14に示す頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211の各列に設けられたノズル孔202,212の数は一例を示すものであり、頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211のx軸方向およびy軸方向の長さに対する距離Y1[mm]の大きさに応じて適宜設けられる。   In the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzle 211 shown in FIGS. 6 to 14, the distance between the rows in the x-axis direction or the y-axis direction is a straight line passing through the centers of the nozzle holes 202 and 212 in each row. The distance for each direction is shown. The distance between the nozzle holes 202 and 212 adjacent in the z-axis direction indicates the distance between the centers of the nozzle holes 202 and 212. Moreover, the number of nozzle holes 202 and 212 provided in each row of the parietal perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzle 211 shown in FIGS. 6 to 14 is an example. The side perforated plate nozzle 211 is appropriately provided according to the size of the distance Y1 [mm] with respect to the length in the x-axis direction and the y-axis direction.

図6〜図14に示す頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211のうち、図8〜図10にそれぞれ示すモデルA3〜A5の頭頂多孔板ノズル201C〜201Eおよび図13,図14にそれぞれ示すモデルB3,B4の頭側多孔板ノズル211E,211Fは、x軸方向またはy軸方向のいずれかにおいて、冷却媒体の噴射量を分布させて噴射させることができる。実施例1では、x軸方向またはy軸方向の少なくとも一方に噴射量を分布させて冷却媒体を噴射させるため、頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211として、頭頂多孔板ノズル201C〜201Eおよび頭側多孔板ノズル211E、211Fの少なくともいずれかを用いた。   Among the parietal perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzle 211 shown in FIGS. 6 to 14, the top perforated plate nozzles 201 </ b> C to 201 </ b> E of models A <b> 3 to A <b> 5 shown in FIGS. 8 to 10 and FIGS. 13 and 14, respectively. The head side perforated plate nozzles 211E and 211F of the models B3 and B4 shown can distribute and inject the cooling medium injection amount in either the x-axis direction or the y-axis direction. In the first embodiment, since the cooling medium is sprayed by distributing the injection amount in at least one of the x-axis direction and the y-axis direction, the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzle 211 are used as the top perforated plate nozzles 201C to 201E. And at least one of the head-side perforated plate nozzles 211E and 211F was used.

強制冷却をする際、冷却媒体には、空気、ミストおよびスプレー水のいずれかを用いた。さらに、制御部25は、頭頂面端部11cの冷却速度が3.0℃/秒となるように、頭頂ヘッダ20から噴射される冷却媒体の噴射量を調整した。このとき、足裏ヘッダ22から噴射される冷却媒体の噴射の条件は、頭側ヘッダと同じとした。なお、実施例1では、冷却媒体の噴射によるレール1の強制冷却を180秒間行った。
強制冷却をした後、頭頂ヘッダ20、頭側ヘッダ21a,21bおよび足裏ヘッダ22からの冷却媒体の噴射を停止し、支持拘束部23a,23bによるレール1の拘束を解除した。その後、レール1を冷却床まで搬送し、常温となるまでレール1を冷却床にて自然放冷させた。
When performing forced cooling, air, mist, or spray water was used as the cooling medium. Furthermore, the control part 25 adjusted the injection quantity of the cooling medium injected from the parietal header 20 so that the cooling rate of the parietal surface edge part 11c might be 3.0 degree-C / sec. At this time, the conditions for spraying the cooling medium sprayed from the sole header 22 were the same as those for the head header. In Example 1, the forced cooling of the rail 1 by spraying the cooling medium was performed for 180 seconds.
After forced cooling, injection of the cooling medium from the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b and the sole header 22 was stopped, and the restraint of the rail 1 by the support restraint portions 23a and 23b was released. Thereafter, the rail 1 was transported to the cooling floor, and the rail 1 was naturally allowed to cool on the cooling floor until it reached room temperature.

さらに、長手方向の長さで2m毎にレール1から硬度試験サンプルを切断・採取し、サンプルを研磨し、ビッカーズ硬さ試験にて硬度を測定した。実施例1では、頭頂面中央部位置、頭頂面端部位置および頭部25mm深さ位置の計3か所についてそれぞれ硬度を測定した。頭頂面中央部位置は、頭頂面の幅方向中央の頭頂面から1mmの深さとなる位置である。頭頂面端部位置は、頭頂面の幅方向中央から端部へ32.5mm離れ、頭頂面から1mmの深さとなる位置である。頭部25mm深さは、頭頂面の幅方向中央の頭頂面から25mmの深さとなる位置である。
また、実施例1に対する比較として、頭頂多孔板ノズル201にモデルA1,A2の頭頂多孔板ノズル201A,201Bのいずれかを用い、さらに頭側多孔板ノズル211にモデルB1,B2の頭側多孔板ノズル211C,211Dのいずれかを用いた条件でレール1を強制冷却した(比較例1)。比較例1についても、実施例1と同様にサンプルを採取し、硬度を測定した。
Further, a hardness test sample was cut and collected from the rail 1 every 2 m in the longitudinal direction, the sample was polished, and the hardness was measured by the Vickers hardness test. In Example 1, the hardness was measured at a total of three locations, that is, the position of the center of the parietal surface, the position of the end of the parietal surface, and the position of the head 25 mm depth. The central position of the parietal surface is a position that is 1 mm deep from the parietal surface at the center in the width direction of the parietal surface. The position of the end of the parietal surface is a position that is 32.5 mm away from the center in the width direction of the parietal surface to the end and has a depth of 1 mm from the parietal surface. The head 25 mm depth is a position at a depth of 25 mm from the center top surface in the width direction of the top surface.
Further, as a comparison with Example 1, the top perforated plate nozzle 201 is one of models A1 and A2 of the top perforated plate nozzles 201A and 201B, and the top side perforated plate nozzle 211 is used as the head side perforated plate of models B1 and B2. Rail 1 was forcibly cooled under conditions using either nozzle 211C or 211D (Comparative Example 1). For Comparative Example 1, a sample was taken in the same manner as in Example 1, and the hardness was measured.

表2に実施例1および比較例1における冷却媒体の種類、オシレーションの有無、頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211の種類、冷却速度の実績、および硬度の測定結果についてそれぞれ示す。実施例1では、本発明に係る冷却方法を適用した条件として実施例1−1〜1−19に示す19条件、本発明に係る冷却方法を適用しない条件として比較例1−1〜1−11に示す11条件について確認した。また、表2における硬度の値は、2m毎に採取したサンプルの平均値を示す。   Table 2 shows the type of the cooling medium, the presence or absence of oscillation, the type of the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzle 211, the results of the cooling rate, and the hardness measurement results in Example 1 and Comparative Example 1, respectively. In Example 1, 19 conditions shown in Examples 1-1 to 1-19 as conditions for applying the cooling method according to the present invention, and Comparative Examples 1-1 to 1-11 as conditions for not applying the cooling method according to the present invention. 11 conditions were confirmed. Moreover, the value of hardness in Table 2 indicates an average value of samples taken every 2 m.

Figure 2016049568
Figure 2016049568

比較例1−1では、頭頂面中央部11aおよび頭頂面端部11b,11cの冷却速度が3.0℃/秒となるように、頭側ヘッダ21a,21bから噴射される冷却媒体の噴射量を比較例1−2〜1−11および実施例1−1〜1−19に比べ低減させた。また、比較例1−2では、頭頂面中央部11aおよび頭頂面端部11b,11cの冷却速度が3.0℃/秒となるように、特許文献3の方法に従い、頭側ヘッダ21a,21bとレール1との間の距離を調整し、比較例1−1,1−3〜1−11および実施例1−1〜1−19に比べ離した。
比較例1−1〜1−11における、上記以外の条件については、実施例と同じとした。
In Comparative Example 1-1, the injection amount of the cooling medium injected from the head-side headers 21a and 21b so that the cooling rate of the parietal surface center portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c is 3.0 ° C./sec. Was reduced as compared with Comparative Examples 1-2 to 1-11 and Examples 1-1 to 1-19. Moreover, in Comparative Example 1-2, according to the method of Patent Document 3, the head-side headers 21a and 21b are set so that the cooling rate of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c is 3.0 ° C./sec. The distance between the rails 1 and the rails 1 was adjusted, and the distance between the rails 1 and 1 and the rails 1 was adjusted as compared with those of the comparative examples 1-1, 1-3, and 1-11.
Conditions other than the above in Comparative Examples 1-1 to 1-11 were the same as those in the example.

表2に示すように、比較例1−3〜1−11では、頭頂面端部11cの冷却速度が3.0℃/秒であるのに対して、頭頂面中央部11aの冷却速度が1.8℃/秒以下となり、頭頂面において1.2℃/秒以上の冷却速度の差が生じた。一方、実施例1−1〜1−19では、頭頂面端部11cに対する頭頂面中央部11aの冷却速度の差が1.0秒以下となり、比較例1−3〜1−11に比べ頭頂面を幅方向に均一に冷却できることを確認した。   As shown in Table 2, in Comparative Examples 1-3 to 1-11, the cooling rate of the parietal surface end portion 11c is 3.0 ° C./sec, whereas the cooling rate of the parietal surface central portion 11a is 1. The cooling rate difference was 1.2 ° C./second or more on the top surface. On the other hand, in Examples 1-1 to 1-19, the difference in the cooling rate of the parietal surface central portion 11a with respect to the parietal surface end portion 11c is 1.0 second or less, and the parietal surface as compared with Comparative Examples 1-3 to 1-11. It was confirmed that can be cooled uniformly in the width direction.

また、比較例1−3〜1−11では、頭頂面での冷却速度が不均一であることから、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度にHV20〜HV27の差が生じ、頭頂面の表層位置における幅方向の硬度が不均一になった。一方、実施例1−1〜1−19では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度の差がHV16以下となり、比較例1−2〜1−11に比べ表層位置における硬度が均一になることを確認した。なお、実施例1−1〜1−19では、冷却媒体の種類、オシレーションの有無、頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211の適用条件によらず、すべての条件において上記の効果が得られた。   Moreover, in Comparative Examples 1-3 to 1-11, since the cooling rate on the parietal surface is non-uniform, a difference of HV20 to HV27 occurs in the hardness at the parietal surface center position and the parietal surface end position, The hardness in the width direction at the surface layer position on the top surface was uneven. On the other hand, in Examples 1-1 to 1-19, the difference in hardness between the center position of the parietal surface and the end position of the parietal surface is HV16 or less, and the hardness at the surface layer position is higher than that of Comparative Examples 1-2 to 1-11. It was confirmed to be uniform. In Examples 1-1 to 1-19, the above-described effects are obtained in all conditions regardless of the type of cooling medium, the presence or absence of oscillation, and the application conditions of the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzle 211. Obtained.

さらに、頭頂面の幅方向の冷却速度を均一にした比較例1−1,1−2では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度の差がHV1と均一にすることができた。しかし、頭部25mm深さ位置における硬度がHV362と最も低くなり、頭部11全体として十分な硬度が得られなかった。一方、実施例1−1〜1−19では、頭側面11d,11e側の噴射量を低減させて頭頂面の冷却速度を均一にした場合に比べ、頭部11の内部の硬度が向上することを確認した。   Furthermore, in Comparative Examples 1-1 and 1-2 in which the cooling rate in the width direction of the parietal surface is made uniform, the difference in hardness between the central position of the parietal surface and the end portion of the parietal surface can be made uniform with HV1. It was. However, the hardness at the head 25 mm depth position was the lowest at HV362, and the head 11 as a whole could not obtain a sufficient hardness. On the other hand, in Examples 1-1 to 1-19, the internal hardness of the head 11 is improved as compared with the case where the injection amount on the side of the head side surfaces 11d and 11e is reduced to make the cooling speed of the top surface uniform. It was confirmed.

次に、本発明者らが行った実施例2について説明する。
実施例2では、レール1の成分による影響を調査するため、成分を変更した複数のレール1について、実施例1と同様の条件で圧延および冷却を行った。また、実施例2では、実施例1と同様に、各条件で製造したレール1からサンプルを切断・採取し、硬度を測定した。サンプルの採取方法および硬度の測定位置・測定方法は、実施例1と同様である。さらに、実施例2では、頭頂面端部11cの表面組織を観察した。
Next, Example 2 performed by the present inventors will be described.
In Example 2, in order to investigate the influence of the components of the rail 1, rolling and cooling were performed under the same conditions as in Example 1 for the plurality of rails 1 having changed components. In Example 2, as in Example 1, a sample was cut and collected from the rail 1 manufactured under each condition, and the hardness was measured. The sample collection method and hardness measurement position / measurement method are the same as in Example 1. Furthermore, in Example 2, the surface texture of the parietal surface end 11c was observed.

表3は、実施例2における成分条件、冷却速度、硬度の測定結果、表面組織の観察結果を示す。表3における硬度の値は、表2と同様に、2m毎に採取したサンプルの平均値を示す。実施例2−1〜2−3では、レール1の成分を表1に示す条件A〜条件Cとし、実施例1における実施例1−18と同じ条件でレール1を製造した。表1に示すように、条件Bでは、条件Aに対してMnの含有量を増加させた。また、条件Cでは、条件Bに対してC(炭素)の含有量を増加させた。   Table 3 shows the component conditions, cooling rate, hardness measurement results, and surface texture observation results in Example 2. The value of hardness in Table 3 shows the average value of samples collected every 2 m, as in Table 2. In Examples 2-1 to 2-3, the components of the rail 1 were set to the conditions A to C shown in Table 1, and the rail 1 was manufactured under the same conditions as in the example 1-18 in the example 1. As shown in Table 1, in condition B, the Mn content was increased with respect to condition A. In condition C, the C (carbon) content was increased relative to condition B.

Figure 2016049568
Figure 2016049568

また、実施例2では、実施例2−1〜2−3に対する比較条件として、比較例2−1〜2−9の条件でレール1を製造し、硬度を測定し、表面組織を観察した。比較例2−1〜2−3では、レール1の成分を表1に示す条件A〜条件Cとし、実施例1における比較例1−1と同じ条件でレール1を製造した。比較例2−4,2−6,2−8では、レール1の成分を表1に示す条件A〜条件Cとし、実施例1における比較例1−1で用いた頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211を用い、他の条件は比較例1−3と同じとした。比較例2−5,2−7,2−9では、レール1の成分を表1に示す条件A〜条件Cとし、実施例1における比較例1−1で用いた頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211を用いた。また、比較例2−5,2−7,2−9では、冷却速度を制御する際に、頭頂面中央部11aの冷却速度が3.0℃/秒となるように頭頂ヘッダ20aから噴出される冷却媒体の噴射量を制御し、その他の条件は比較例1−3と同じとした。   Moreover, in Example 2, the rail 1 was manufactured on the conditions of Comparative Examples 2-1 to 2-9 as comparative conditions for Examples 2-1 to 2-3, the hardness was measured, and the surface texture was observed. In Comparative Examples 2-1 to 2-3, the components of the rail 1 were set to the conditions A to C shown in Table 1, and the rail 1 was manufactured under the same conditions as the comparative example 1-1 in the example 1. In Comparative Examples 2-4, 2-6, and 2-8, the components of the rail 1 were set to Condition A to Condition C shown in Table 1, and the top perforated plate nozzle 201 and the head used in Comparative Example 1-1 in Example 1 were used. The other perforated plate nozzle 211 was used and the other conditions were the same as those of Comparative Example 1-3. In Comparative Examples 2-5, 2-7, and 2-9, the components of the rail 1 were set to Condition A to Condition C shown in Table 1, and the top perforated plate nozzle 201 and the head used in Comparative Example 1-1 in Example 1 were used. A side perforated plate nozzle 211 was used. Further, in Comparative Examples 2-5, 2-7, and 2-9, when the cooling rate is controlled, it is ejected from the parietal header 20a so that the cooling rate of the parietal surface central portion 11a is 3.0 ° C./sec. The cooling medium injection amount was controlled, and other conditions were the same as those in Comparative Example 1-3.

実施例2−1〜2−3では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置との硬度の差がHV0〜HV2となり、いずれの成分条件においても頭頂面の幅方向の硬度が均一となることを確認した。また、実施例2−1〜2−3では、いずれの成分条件においても、頭頂面端部11cの表面組織が100%パーライト組織となることを確認した。さらに、実施例2−1〜2−3では、CおよびMnの含有量を増加させるに伴い、頭頂面中央部位置、頭頂面端部位置および頭部25mm深さ位置における硬度が徐々に増加した。   In Examples 2-1 to 2-3, the difference in hardness between the center position of the parietal surface and the end position of the parietal surface is HV0 to HV2, and the hardness in the width direction of the parietal surface is uniform under any of the component conditions. It was confirmed. Moreover, in Examples 2-1 to 2-3, it was confirmed that the surface texture of the parietal surface end portion 11c was a 100% pearlite structure under any of the component conditions. Furthermore, in Examples 2-1 to 2-3, as the contents of C and Mn were increased, the hardness at the center of the parietal surface, the end of the parietal surface, and the 25 mm depth position of the head gradually increased. .

頭頂面の幅方向の冷却速度を均一にした比較例2−1〜2−3では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置との硬度の差がHV1〜HV3となり、いずれの成分条件においても頭頂面の幅方向の硬度が均一となった。また、比較例2−1〜2−3では、いずれの成分条件においても、表面組織が100%パーライトとなった。しかし、比較例2−1〜2−3では、実施例2−1〜2−3の同じ成分条件と比較した場合、いずれの条件において頭部25mm深さ位置での硬度が低くなり、実施例2−1〜2−3の同じ成分条件との差がHV19〜22となった。   In Comparative Examples 2-1 to 2-3 in which the cooling rate in the width direction of the parietal surface was made uniform, the difference in hardness between the parietal surface center portion and the parietal surface end portion was HV1 to HV3. Also, the hardness in the width direction of the parietal surface became uniform. In Comparative Examples 2-1 to 2-3, the surface texture was 100% pearlite under any of the component conditions. However, in Comparative Examples 2-1 to 2-3, when compared with the same component conditions of Examples 2-1 to 2-3, the hardness at the head 25 mm depth position is low under any condition. The difference with the same component conditions of 2-1 to 2-3 became HV19-22.

比較例2−4,2−6,2−8では、頭頂面中央部11aと頭頂面端部11cとで1.2℃/秒の冷却速度の差が生じ、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置との硬度の差がHV22〜HV36となった。また、比較例2−4,2−6,2−8では、いずれの成分条件においても、表面組織が100%パーライトとなったが、実施例2−1〜2−3に比べ、頭頂面の幅方向の硬度が不均一となった。   In Comparative Examples 2-4, 2-6, and 2-8, a difference in cooling rate of 1.2 ° C./second occurs between the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portion 11c, and the parietal surface central portion position and the parietal surface The difference in hardness from the end position was HV22 to HV36. Further, in Comparative Examples 2-4, 2-6, and 2-8, the surface texture was 100% pearlite in any of the component conditions, but compared to Examples 2-1 to 2-3, The hardness in the width direction became non-uniform.

比較例2−5,2−7,2−9では、頭頂面中央部11aの冷却速度が3.0℃/秒となるように冷却媒体の噴射量を制御したことで、頭頂面端部11cの冷却速度が5.0℃/秒となった。また、比較例2−5では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置との硬度の差がHV31となり、頭頂面の幅方向の硬度が不均一となった。比較例2−7,2−9では、他の比較例や実施例と異なり、頭頂面端部位置の硬度が頭頂面中央部位置の硬度よりも低くなり、硬度の差がHV28〜HV86となることを確認した。また、比較例2−5の頭頂面端部11cの表面組織は100%パーライトとなり、比較例2−7,2−9の頭頂面端部11cの表面組織はベイナイトとパーライトとの複合組織となった。   In Comparative Examples 2-5, 2-7, and 2-9, the amount of cooling medium sprayed was controlled so that the cooling rate of the central surface 11a of the parietal surface was 3.0 ° C./second, and thus the parietal surface end portion 11c. The cooling rate was 5.0 ° C./second. Further, in Comparative Example 2-5, the difference in hardness between the position at the center of the parietal surface and the position at the end of the parietal surface was HV31, and the hardness in the width direction of the parietal surface was not uniform. In Comparative Examples 2-7 and 2-9, unlike the other Comparative Examples and Examples, the hardness at the end of the top surface is lower than the hardness at the center of the top surface, and the difference in hardness is HV28 to HV86. It was confirmed. Moreover, the surface structure of the parietal end 11c of Comparative Example 2-5 is 100% pearlite, and the surface structure of the parietal end 11c of Comparative Examples 2-7 and 2-9 is a composite structure of bainite and pearlite. It was.

以上の結果から、本発明に係るレールの冷却方法および熱処理装置によれば、投資コストやランニングコストを抑制しながらも、レール1の頭頂面中央部11aと頭頂面端部11b,11cとの冷却速度を均一にすることができることを確認できた。   From the above results, according to the rail cooling method and the heat treatment apparatus according to the present invention, the cooling of the top surface center portion 11a and the top surface end portions 11b and 11c of the rail 1 is achieved while suppressing the investment cost and the running cost. It was confirmed that the speed could be made uniform.

1 :レール
11 :頭部
11a :頭頂面中央部
11b,11c :頭頂面端部
11d,11e :頭側面
11f,11g :顎下部
12 :腹部
13 :足部
13a :足裏面
2 :熱処理装置
20 :頭頂ヘッダ
201 :頭頂多孔板ノズル
202 :ノズル孔
202a :第1ノズル孔
202b :第2ノズル孔
21a,21b :頭側ヘッダ
211,211a,211b :頭側多孔板ノズル
212 :ノズル孔
212a :第1ノズル孔
212b :第2ノズル孔
22 :足裏ヘッダ
221 :足裏多孔板ノズル
23a,23b :支持拘束部
24a :第1温度計
24b :第2温度計
25 :制御部
1: Rail 11: Head 11a: Center part of parietal surface 11b, 11c: End part of parietal surface 11d, 11e: Side face 11f, 11g: Lower jaw 12: Abdomen 13: Foot part 13a: Back surface 2: Heat treatment device 20: Head header 201: Head perforated plate nozzle 202: Nozzle hole 202a: First nozzle hole 202b: Second nozzle hole 21a, 21b: Head side header 211, 211a, 211b: Head side perforated plate nozzle 212: Nozzle hole 212a: First Nozzle hole 212b: Second nozzle hole 22: Foot header 221: Foot perforated plate nozzles 23a, 23b: Support restraint portion 24a: First thermometer 24b: Second thermometer 25: Control unit

Claims (6)

熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールの少なくとも頭部に冷却媒体を噴射することで、前記レールを強制冷却する際に、
前記レールの頭頂面および頭側面の少なくとも一方について、前記レールの長手方向に垂直な方向に前記冷却媒体の噴射量を分布させ、
前記頭頂面について前記噴射量を分布させる場合には、前記頭頂面の幅方向端部に比べ幅方向中央部の前記噴射量が大きくなるように分布させて前記冷却媒体を前記頭頂面全体に噴射し、
前記頭側面について前記噴射量を分布させる場合には、前記頭側面の上部に比べ下部の前記噴射量が大きくなるように分布させて前記冷却媒体を前記頭頂面の幅方向端部および前記頭側面に噴射することを特徴とするレールの冷却方法。
When the rail is forcibly cooled by injecting a cooling medium onto at least the head of the rail that has been hot-rolled over the austenite region temperature or the rail that has been heated to over the austenite region temperature,
For at least one of the top surface and the head side surface of the rail, distribute the injection amount of the cooling medium in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail,
In the case of distributing the injection amount with respect to the parietal surface, the cooling medium is injected over the entire parietal surface by distributing the injection amount so that the injection amount in the central portion in the width direction is larger than the end portion in the width direction of the parietal surface. And
When the injection amount is distributed with respect to the head side surface, the cooling medium is distributed so that the lower injection amount is larger than the upper portion of the head side surface, and the cooling medium is distributed in the width direction end of the top surface and the head side surface. A rail cooling method characterized by spraying on the rail.
前記レールを強制冷却する際に、
前記頭頂面に対向して配される頭頂ヘッダに設けられた複数のノズル孔から前記冷却媒体を噴射し、
前記頭頂ヘッダの複数の前記ノズル孔を、前記頭頂面の幅方向端部に比べ幅方向中央部の面積が大きくなるように形成することを特徴とする請求項1に記載のレールの冷却方法。
When forcibly cooling the rail,
Injecting the cooling medium from a plurality of nozzle holes provided in the top header arranged to face the top surface,
The rail cooling method according to claim 1, wherein the plurality of nozzle holes of the parietal header are formed so that an area of a central portion in the width direction is larger than an end portion in the width direction of the parietal surface.
前記頭頂ヘッダの複数の前記ノズル孔は、円形であり、幅方向最端部の前記ノズル孔の直径が幅方向中央部の前記ノズル孔の直径の20%以上80%以下の大きさであることを特徴とする請求項2に記載のレールの冷却方法。   The plurality of nozzle holes of the top header are circular, and the diameter of the nozzle hole at the end in the width direction is 20% to 80% of the diameter of the nozzle hole at the center in the width direction. The rail cooling method according to claim 2. 前記レールを強制冷却する際に、
前記頭側面に対向して配される頭側ヘッダに設けられた複数のノズル孔から前記冷却媒体を噴射し、
前記頭側ヘッダの複数の前記ノズル孔を、前記頭頂面の上部に比べ下部の面積が大きくなるように形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレールの冷却方法。
When forcibly cooling the rail,
Injecting the cooling medium from a plurality of nozzle holes provided in a head-side header arranged to face the head side surface,
The cooling of the rail according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of nozzle holes of the head-side header are formed so that a lower area is larger than an upper part of the top surface. Method.
前記頭側ヘッダの複数の前記ノズル孔は、円形であり、最上部の前記ノズル孔の直径が最下部の前記ノズル孔の直径の20%以上80%以下の大きさであることを特徴とする請求項4に記載のレールの冷却方法。   The plurality of nozzle holes of the head-side header are circular, and the diameter of the uppermost nozzle hole is 20% to 80% of the diameter of the lowermost nozzle hole. The rail cooling method according to claim 4. 熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールの少なくとも頭部に冷却媒体を噴射することで前記レールを強制冷却する冷却手段を備え、
前記冷却手段は、
前記レールの頭頂面および頭側面の少なくとも一方について、前記レールの長手方向に垂直な方向に前記冷却媒体の噴射量が分布し、
前記頭頂面について前記噴射量が分布する場合には、前記頭頂面の幅方向端部に比べ幅方向中央部の前記噴射量が大きくなるように分布させて前記冷却媒体を前記頭頂面全体に噴射し、
前記頭側面について前記噴射量が分布する場合には、前記頭側面の上部に比べ下部の前記噴射量が大きくなるように分布させて前記冷却媒体を前記頭頂面の幅方向端部および前記頭側面に噴射することを特徴とするレールの熱処理装置。
A cooling means for forcibly cooling the rail by injecting a cooling medium onto at least the head of the rail that has been hot-rolled over the austenite region temperature or the rail that has been heated to the austenite region temperature or more,
The cooling means is
With respect to at least one of the top surface and the head side surface of the rail, the injection amount of the cooling medium is distributed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rail,
When the injection amount is distributed with respect to the parietal surface, the cooling medium is injected over the entire parietal surface by distributing the injection amount so that the injection amount at the central portion in the width direction is larger than the end portion in the width direction of the parietal surface. And
When the injection amount is distributed with respect to the head side surface, the cooling medium is distributed such that the lower injection amount is larger than the upper portion of the head side surface, and the cooling medium is distributed in the widthwise end of the top surface and the head side surface. A rail heat treatment apparatus characterized by being sprayed onto the rail.
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