JP2022514099A - 高強度足部を有するt型レールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
鋼を、約1600℃~約1650℃の温度で融解し、その後、マンガン、ケイ素、炭素、クロムを添加し、その後、チタン、バナジウムを、任意の順序で、及び任意の組み合わせで添加し、鋼溶融物を形成するステップ;
溶融物を真空脱気して、さらに、酸素、水素、及び他の潜在的に有害な気体を除去するステップ;
溶融物を鋼片に鋳造するステップ;
鋳造した鋼片を、約1220℃に加熱するステップ;
分塊圧延機に鋼片を複数回通して圧延し、「圧延された」鋼片にするステップ;
圧延された鋼片を、再加熱炉へ置くステップ;
圧延された鋼片を、約1220℃に再加熱し、均一なレール圧延温度にするステップ;
圧延された鋼片を、デスケーリングするステップ;
圧延された鋼片を、その後、粗圧延機、中間圧延機、及び仕上圧延機に通して、仕上鋼レールを作成するステップであって、仕上圧延機が1040℃の仕上出口温度を有し、900℃超で仕上鋼をデスケーリングし、均一な二次酸化物を表面に得、並びに、約700℃~800℃まで仕上レールを冷却するステップ。
本発明は、鋼組成及び加速された足部の冷却を組合せて、高強度/硬度足部を有するT型レールを製造することに関する。
本発明の方法に有用なT型レールの鋼組成は、AREMA標準化学鋼レールである。このAREMA標準組成は、下記を(重量%で)含む:
炭素:0.74~0.86、
マンガン:0.75~1.25、
ケイ素:0.10~0.60、
クロム:最大0.30、
バナジウム:最大0.01、
ニッケル:最大0.25、
モリブデン:最大0.60、
アルミニウム:最大0.010、
硫黄:最大0.020、
リン:最大0.020、
並びに、残部を鉄及び残留物で含む。
本発明のTレールを形成することができる第2の組成は、下記の組成(重量%)であり、
鉄を事実上の残部とする:
炭素:0.84~1.00(好ましくは、0.86~0.9)、
マンガン:0.40~1.25(好ましくは、0.65~1.0)、
ケイ素:0.30~1.00(好ましくは、0.5~0.6)、
クロム:0.20~1.00(好ましくは、0.2~0.3)、
バナジウム:0.04~0.35(好ましくは、0.04~0.15)、
チタン:0.01~0.035(好ましくは、0.015~0.03)、
窒素:0.002~0.015(好ましくは、0.005~0.015)、
並びに、残部を鉄及び残留物で含む。
レールミルの最終工程を出た後、レール(いまだ、オーステナイト状である)は、足部焼入れ機に送られる。700℃~800℃の間の表面温度で開始し、レールは、T型レールの断面、及びT型レールを冷却するのに使用される水スプレー噴射を図示している、図2に示されるよう構成された、一連の水スプレーノズルに通される。
Claims (19)
- 高強度足部焼入れT型レールの製造方法であって、以下のステップ:
炭素鋼T型レールを提供するステップであって、前記鋼T型レールが700~800℃の間の温度で提供されるステップ;
前記鋼T型レールを、冷却するステップであって、x軸に冷却時間を秒で表し、y軸に前記鋼T型レールの足部の表面温度を℃で表した、xy座標のグラフ上にプロットした場合に、
xy座標で、(0秒,800℃)、(80秒,675℃)、(110秒,650℃)及び(140秒,663℃)、を結ぶ上側の線によって定義される、上側冷却速度境界プロットと、
xy座標で、(0秒,700℃)、(80秒,575℃)、(110秒,550℃)及び(140秒,535℃)、を結ぶ下側の線によって定義される、下側冷却速度境界プロットと
の間にある領域を維持するような冷却速度で冷却するステップ
を含む方法。 - 前記炭素鋼T型レールが、重量%で表して、以下:
炭素:0.74~0.86、
マンガン:0.75~1.25、
ケイ素:0.10~0.60、
クロム:最大0.30、
バナジウム:最大0.01、
ニッケル:最大0.25、
モリブデン:最大0.60、
アルミニウム:最大0.010、
硫黄:最大0.020、
リン:最大0.020
を含み、
並びに、残部が鉄及び残留物である組成を有する、請求項1に記載の方法。 - 前記炭素鋼T型レールが、重量%で表して、以下:
炭素:0.84~1.00、
マンガン:0.40~1.25、
ケイ素:0.30~1.00、
クロム:0.20~1.00、
バナジウム:0.04~0.35、
チタン:0.01~0.035、
窒素:0.002~0.015、
を含み、
並びに、残部が鉄及び残留物である組成を有する、請求項1に記載の方法。 - 前記炭素鋼T型レールが、重量%で表して、以下:
炭素:0.86~0.9、
マンガン:0.65~1.0、
ケイ素:0.5~0,6、
クロム:0.2~0.3、
バナジウム:0.04~0.15、
チタン:0.015~0.03、
窒素:0.005~0.015、
を含み、
並びに、残部が鉄及び残留物である、請求項3に記載の方法。 - 前記T型レールが、完全にパーライトである微細組織を有する足部部分を有する、請求項2に記載の方法。
- 前記T型レールが、完全にパーライトである微細組織を有する足部部分を有する、請求項3に記載の方法。
- 前記T型レールが、完全にパーライトである微細組織を有する頭部部分を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記T型レールの前記足部が、前記T型レール足部の底面から9.5mmの深さで、少なくとも350HBの平均ブリネル硬度を有する、請求項1に記載の方法。
- グラフにプロットされた、0秒~80秒の冷却速度が、約1.25℃/秒~2.5℃/秒の間の範囲内にある平均を有し、グラフにプロットされた、80秒~110秒の冷却速度が、約1℃/秒~1.5℃/秒の間の範囲内にある平均を有し、グラフにプロットされた、110秒~140秒の冷却速度が、約0.1℃/秒~0.5℃/秒の間の範囲内にある平均を有する、請求項1に記載の方法。
- 炭素鋼T型レールを提供する前記ステップが、以下のステップを含む、請求項1に記載の方法:
約1600℃~約1650℃の温度で鋼溶融物を形成するステップであって、マンガン、ケイ素、炭素、クロムを順次添加することにより、その後、チタン及びバナジウムを任意の順序で又は組み合わせて添加することにより、前記溶融物を形成するステップ;
前記溶融物を真空脱気して、さらに、酸素、水素、及び他の潜在的に有害な気体を除去するステップ;
前記溶融物を鋼片に鋳造するステップ;
前記鋳造した鋼片を、約1220℃に加熱するステップ;
分塊圧延機に前記鋼片を複数回通して圧延し、「圧延された」鋼片にするステップ;
前記圧延された鋼片を、再加熱炉へ配置するステップ;
前記圧延された鋼片を、約1220℃に再加熱し、均一なレール圧延温度にするステップ;
前記圧延された鋼片を、デスケーリングするステップ;
前記圧延された鋼片を、粗圧延機、中間圧延機、及び仕上圧延機に順次通して、仕上鋼レールを作製するステップであって、前記仕上圧延機が1040℃の仕上出口温度を有し、
約900℃超で前記仕上鋼レールをデスケーリングし、均一な二次酸化物を前記上に得、並びに、
約700℃~800℃まで前記仕上レールを空気冷却するステップ。 - 前記鋼レールを冷却する前記ステップが、前記レールを140秒間水で冷却することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記鋼レールを水で冷却する前記ステップが、前記鋼レールを水のスプレー噴射で冷却することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記水のスプレー噴射に含まれる水が、8~17℃の間の温度に維持される、請求項12に記載の方法。
- 前記鋼レールを水のスプレー噴射で冷却する前記ステップが、前記水の噴射を、前記レール頭部の上部、前記レール頭部の側部、及び前記レールの足部に向けることを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記鋼レールを水のスプレー噴射で冷却する前記ステップが、前記鋼レールを前記水のスプレー噴射を含む冷却チャンバーに通すことを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記冷却チャンバーが2つの区画を含み、各区画の水の流速は、各区画における冷却の要求事項に応じて変化する、請求項15に記載の方法。
- 前記冷却チャンバーの第1の/投入口の区画で最大量の水が施用され、初析セメンタイトの形成を抑制し、及び700℃未満でパーライト変態の開始を起こさせるために十分に迅速な冷却速度を生み出す、請求項15に記載の方法。
- 前記冷却チャンバーの前記第1の/投入口の区画での水の流速が、15~40m3/時の間であり、及び前記冷却チャンバーの第2の/最後の区画での水の流速が、5~30m3/時の間である、請求項17に記載の方法。
- 前記鋼レールを冷却する前記ステップが、前記レールを140秒間水で冷却する前記ステップの後、前記レールを空気冷却して周囲温度にすることをさらに含む、請求項11に記載の方法。
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