JP2016049569A - レールの冷却方法および熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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の頭頂面および頭側面11b,11c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の頭頂面端部11b,11cへ冷却媒体を一方向からのみ直接噴射する。
【選択図】図4
Description
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ることもある。
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。
また、特許文献2に記載の方法では、頭頂面端部の冷却を排気流のみで行うが、直接冷却媒体を噴射する場合と比較し、排気流の冷却効果は小さく、HV395以上の高硬度を得るためには、冷却効果が不十分であった。冷却能力の低い排気流のみで高い冷却速度を出すためには、排気流の噴射量を増加させる必要があり、この場合、排気流が直接噴射される位置の冷却速度が過度に上昇し、ベイナイトやマルテンサイトといった靱性や硬度の低い異常組織へと相変化するために好ましくない。
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。
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、レールの頭頂面端部へ冷却媒体を一方向からのみ直接噴射することを特徴とするレールの熱処理装置。
<第1実施形態>
[熱処理装置の構成]
はじめに、図1〜図4を参照して本発明の第1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。
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。
上記のように、第1実施形態では、頭部11を冷却する冷却手段である頭頂ヘッダ20および頭側ヘッダ21a,21bは、頭頂面端部11b,11cに対して、頭頂ヘッダ20のみから冷却媒体を噴射させる。
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。
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。
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。
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。
次に、本発明の第1実施形態に係るレール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。第1実施形態に係るレールの製造方法では、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2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。
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。
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℃以下程度まで冷却される。
ここで、頭頂面端部11b,11cには、頭頂ヘッダ20から噴射される冷却媒体のみが直接あたり、頭側ヘッダ21a,21bから噴射される冷却媒体は直接あたらない。つまり、頭頂面端部11b,11cへの冷却媒体は、一方向からのみ直接噴射される。このため、頭頂ヘッダ20および頭側ヘッダ21a,21bの両方から頭頂面端部11b,11cへ冷却媒体を噴射する場合に比べ、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。
[熱処理装置の構成]
次に、図1〜図3、図5を参照して、本発明の第2実施形態に係るレール1の熱処理装置2について説明する。第2実施形態に係る熱処理装置2は、頭頂ヘッダ20および頭側ヘッダ21a,21bの構成が第1実施形態と異なるが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。すなわち、第2実施形態に係る熱処理装置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。
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。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。
頭側多孔板ノズル211a,211bは、y軸方向およびz軸方向にそれぞれ並んで設けられる複数のノズル孔212を有する。ノズル孔212は、頭頂面端部11b,11c、頭側面11d,11eおよび顎下面11f,11gに冷却媒体を直接噴射可能に形成される。図5に示す断面視の一例では、ノズル孔212は、頭側多孔板ノズル211a,211bにy軸方向に並んで複数孔(例えば、6孔)ずつ設けられる。また、ノズル孔212は、頭側面11d,11eおよび顎下面11f,11gと対向して形成され、頭頂面端部11b,11c、頭側面11d,11eおよび顎下面11f,11gに冷却媒体を直接噴射する。
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。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り、複数のノズル孔がx軸方向およびz軸方向にそれぞれ並んで設けられる。
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。
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。
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。
次に、本発明の第2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。第2実施形態では、第1実施形態と同様な工程を経ることで、レール1が製造される。
つまり、第2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が熱処理装置2に搬送される。
さらに、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。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。
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。足裏ヘッダ22の噴射距離は、頭側ヘッダ21a,21bの噴射距離と同じである。
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。
その後、レール1は、冷却床にて、自然放冷されることで、200℃以下程度の常温まで冷却される。
また、第1実施形態に係る熱処理装置2と、第2実施形態に係る熱処理装置2とを比較した場合、いずれの熱処理装置2を用いても頭頂面中央部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。しかし、頭部11の幅が異なる複数種のレール1を製造する設備においては、第2実施形態に係る熱処理装置2を用いる場合に、熱処理するレール1の頭部11の幅に応じて頭頂多孔板ノズル201を交換する必要が生じる。このため、このように複数種のレール1を製造する場合には、第1実施形態に係る熱処理装置2を適用した方が生産性を向上させることができる。
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。
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。
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、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。
(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の頭頂面および頭側面11d,11e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の頭頂面端部11b,11cへ冷却媒体を一方向からのみ直接噴射する。
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。
上記構成によれば、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。
(4)本発明の実施形態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の頭頂面および頭側面11d,11e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の頭頂面端部11b,11cへ冷却媒体を一方向からのみ直接噴射する。
上記構成によれば、上記(1)の構成と同様な効果を得ることができる。
上記構成によれば、上記(2)の構成と同様な効果を得ることができる。
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。また、レール1の形状は、AREMA(American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association)規格のR136−8とした。
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、図6に示す頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211a,211bを用いた。
図6に示すように、実施例1で用いた頭頂多孔板ノズル201には、x軸方向に同一距離ずつ離隔して並ぶ5孔のノズル孔202a〜202eが形成される。x軸方向の両端側に設けられたノズル孔202a,202eは、x軸方向に距離d1だけ離隔して形成される。また、ノズル孔202a,202eは、レール1の頭側面11d,11eから、x軸方向に距離d2だけ離隔してそれぞれ形成される。
なお、実施例1では、頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211a,211bについて、距離d2または距離d3の一方が0mm超となる条件とした。
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。
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。
比較例1−1〜1−6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。
実施例2では、レール1の形状による影響を確認するため、AREMA規格の136−8およびJIS規格の50Nの2種類の形状のレール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。AREMA規格の136−8では、頭部11の幅となるx軸方向の長さが74.61mm、JIS規格の50Nでは、頭部11の幅となるx軸方向の長さが65mmである。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。なお、実施例2において、頭頂面端部位置は、AREMA規格の136−8で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り、JIS規格の50Nでは頭頂面の幅方向中央から端部へ27.5mm離れ、頭頂面から1mmの深さとなる位置である。また、実施例2において、レール1の成分は表1に示す成分条件Aを用いた。さらに、実施例2では、冷却媒体に空気を用い、レール1をオシレーションさせた状態で強制冷却を行った。
また、実施例2に対する比較として、距離d2および距離d3が0mm以下となる、頭頂多孔板ノズル201および頭側多孔板ノズル211a,211bを用いて強制冷却を行った(比較例2)。比較例2についても、実施例2と同様にサンプルを採取し、硬度を測定した。
また、比較例2のうち、比較例2−1,2−4はAREMA規格の136−8のレール形状、比較例2−2,2−3,2−5,2−6はJIS規格の50Nのレール形状の条件となる。さらに、比較例2−1〜2−3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2−4〜2−6および実施例1−1〜1−4に比べ低減させた。比較例1−1〜1−6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。
実施例3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3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3では、頭頂面端部11cの角部となる頭角の表面組織を観察した。
頭頂面の幅方向の冷却速度を均一にした比較例3−1〜3−3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〜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3−1〜3−3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3−1〜3−3では、実施例3−1〜3−3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3−1〜3−3の同じ成分条件との差がHV19〜HV22となった。
比較例3−5,3−7,3−9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3−5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3−7,3−9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3−5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3−7,3−9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。
11 :頭部
11a :頭頂面中央部
11b,11c :頭頂面端部
11d,11e :頭側面
11f,11g :顎下面
12 :ウェブ部
13 :足部
13a :足裏部
2 :熱処理装置
20 :頭頂ヘッダ
201 :頭頂多孔板ノズル
202,202a〜202e :ノズル孔
21a,21b :頭側ヘッダ
211a,211b :頭側多孔板ノズル
212,212a〜212h :ノズル孔
22 :足裏ヘッダ
221 :足裏多孔板ノズル
23a,23b :支持拘束装置
24a :頭頂面中央部温度計
24b :頭頂面端部温度計
25 :制御部
Claims (5)
- 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の頭頂面および頭側面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端部へ前記冷却媒体を一方向からのみ直接噴射することを特徴とするレールの冷却方法。 - 前記レールを強制冷却する際に、
前記レールの頭頂面に対向して設けられた頭頂ヘッダおよび前記レールの頭側面に対向して設けられた頭側ヘッダから、前記頭頂面および前記頭側面に前記冷却媒体を噴射することで前記頭部を強制冷却し、
前記頭頂ヘッダおよび前記頭側ヘッダの一方からは、前記頭頂面端部へ冷却媒体を直接噴射しないことを特徴とする請求項1に記載のレールの冷却方法。 - 前記レールを強制冷却する際に、
前記頭部の幅方向両端部から内側へ少なくとも5mmの範囲、且つ前記頭頂面の上端から下方に少なくとも5mmの範囲には、前記冷却媒体を一方向からのみ直接噴射することを特徴とする請求項1または2に記載のレールの冷却方法。 - 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の頭頂面および頭側面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端部へ前記冷却媒体を一方向からのみ直接噴射することを特徴とするレールの熱処理装置。 - 前記冷却手段として、前記レールの頭頂面に対向して設けられた頭頂ヘッダと、前記レールの頭側面に対向して設けられた頭側ヘッダとを少なくとも有し、
前記頭頂ヘッダおよび前記頭側ヘッダは、前記頭頂面および前記頭側面に冷却媒体を噴射することで前記頭部を強制冷却し、
前記頭頂ヘッダおよび前記頭側ヘッダの一方は、前記頭頂面端部へ冷却媒体を直接噴射しないことを特徴とする請求項4に記載のレールの熱処理装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021139011A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | Jfeスチール株式会社 | レールの冷却装置、冷却方法及び製造方法 |
CN115488484A (zh) * | 2022-11-03 | 2022-12-20 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 提高过共析钢轨闪光焊接头正火区硬度的方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61279626A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Nippon Steel Corp | レ−ルの熱処理方法 |
JPS6350860B2 (ja) * | 1981-12-21 | 1988-10-12 | Intaanashonaru Bijinesu Mashiinzu Corp | |
JPS6487719A (en) * | 1987-09-30 | 1989-03-31 | Nippon Steel Corp | Heat treatment for rail |
US5004510A (en) * | 1989-01-30 | 1991-04-02 | Panzhihua Iron & Steel Co. | Process for manufacturing high strength railroad rails |
JPH08295938A (ja) * | 1995-04-27 | 1996-11-12 | Nkk Corp | 高温レールの冷却方法及び装置 |
-
2015
- 2015-08-20 JP JP2015163134A patent/JP6156460B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6350860B2 (ja) * | 1981-12-21 | 1988-10-12 | Intaanashonaru Bijinesu Mashiinzu Corp | |
JPS61279626A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Nippon Steel Corp | レ−ルの熱処理方法 |
JPS6487719A (en) * | 1987-09-30 | 1989-03-31 | Nippon Steel Corp | Heat treatment for rail |
US5004510A (en) * | 1989-01-30 | 1991-04-02 | Panzhihua Iron & Steel Co. | Process for manufacturing high strength railroad rails |
JPH08295938A (ja) * | 1995-04-27 | 1996-11-12 | Nkk Corp | 高温レールの冷却方法及び装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021139011A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | Jfeスチール株式会社 | レールの冷却装置、冷却方法及び製造方法 |
JP7222372B2 (ja) | 2020-03-06 | 2023-02-15 | Jfeスチール株式会社 | レールの冷却装置、冷却方法及び製造方法 |
CN115488484A (zh) * | 2022-11-03 | 2022-12-20 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 提高过共析钢轨闪光焊接头正火区硬度的方法 |
CN115488484B (zh) * | 2022-11-03 | 2024-03-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 提高过共析钢轨闪光焊接头正火区硬度的方法 |
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Publication number | Publication date |
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