JP3279385B2 - 耐内部損傷性の優れたレールの製造法 - Google Patents
耐内部損傷性の優れたレールの製造法Info
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- JP3279385B2 JP3279385B2 JP10482193A JP10482193A JP3279385B2 JP 3279385 B2 JP3279385 B2 JP 3279385B2 JP 10482193 A JP10482193 A JP 10482193A JP 10482193 A JP10482193 A JP 10482193A JP 3279385 B2 JP3279385 B2 JP 3279385B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は海外の重荷重鉄道でレー
ルの内部から発生する転がり疲労損傷性を改善するレー
ルの製造法に関するものである。
ルの内部から発生する転がり疲労損傷性を改善するレー
ルの製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】海外の鉱山鉄道等の重荷重路線におい
て、レールゲージコーナー直下約１０mmの内部から疲労
損傷〔以下ＴＤ（Tranverse Defectの略）と称する〕を
発生し、問題となっている。ＴＤはレール内部から発生
するため、き裂がレール表面に現れると同時にレールが
破損に至るため、極めて厄介な損傷でその対策が強く望
まれている。しかし、ＴＤ発生位置がコーナー直下約１
０mmと非常に深く、輪重負荷による最大剪断応力発生位
置とも一致しないためＴＤ発生原因も不明であった。た
だ、ＴＤ発生位置近傍を詳細に調査すると、微小な非金
属介在物が検知される場合があり、非金属介在物がＴＤ
発生の起点になっていることが推察され、非金属介在物
を極力低減するような対策が講じられてきた。しかし、
依然としてＴＤ発生が見られ抜本対策を得るまでに至っ
ていなかった。
て、レールゲージコーナー直下約１０mmの内部から疲労
損傷〔以下ＴＤ（Tranverse Defectの略）と称する〕を
発生し、問題となっている。ＴＤはレール内部から発生
するため、き裂がレール表面に現れると同時にレールが
破損に至るため、極めて厄介な損傷でその対策が強く望
まれている。しかし、ＴＤ発生位置がコーナー直下約１
０mmと非常に深く、輪重負荷による最大剪断応力発生位
置とも一致しないためＴＤ発生原因も不明であった。た
だ、ＴＤ発生位置近傍を詳細に調査すると、微小な非金
属介在物が検知される場合があり、非金属介在物がＴＤ
発生の起点になっていることが推察され、非金属介在物
を極力低減するような対策が講じられてきた。しかし、
依然としてＴＤ発生が見られ抜本対策を得るまでに至っ
ていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＴＤ発生を抜本的に解
決するために、本発明者らはまずＴＤ発生のメカニズム
の解明から取り組んだ。すなわち、ＴＤ発生の起点はな
にか、ＴＤ発生にはどのような応力が作用しているの
か、なぜコーナー直下から約１０mm近傍の深い位置に発
生するのか、等についてＴＤ発生レールの調査やＦＥＭ
（有限要素法解析）解析および転動疲労試験機を用いた
ＴＤ再現試験等により詳細に調査、検討を行った。その
結果、ＴＤ発生起点には必ずしも非金属介在物が存在し
ないこと、ＴＤが発生する位置には輪重の繰返し負荷に
よりレール垂直方向に引張の残留応力が発生し、車輪の
通過の度に圧縮と引張の繰返し応力が作用すること、Ｔ
Ｄ発生位置がゲージコーナー直下の約１０mmの深い位置
にあるのは、レール垂直方向の引張残留応力がこの位置
に発生するためであること、等を明らかにした。すなわ
ち、ＴＤ発生には使用中にゲージコーナー直下の約１０
mm位置に発生するレール垂直方向の引張残留応力が大き
く影響していることが明確となった。
決するために、本発明者らはまずＴＤ発生のメカニズム
の解明から取り組んだ。すなわち、ＴＤ発生の起点はな
にか、ＴＤ発生にはどのような応力が作用しているの
か、なぜコーナー直下から約１０mm近傍の深い位置に発
生するのか、等についてＴＤ発生レールの調査やＦＥＭ
（有限要素法解析）解析および転動疲労試験機を用いた
ＴＤ再現試験等により詳細に調査、検討を行った。その
結果、ＴＤ発生起点には必ずしも非金属介在物が存在し
ないこと、ＴＤが発生する位置には輪重の繰返し負荷に
よりレール垂直方向に引張の残留応力が発生し、車輪の
通過の度に圧縮と引張の繰返し応力が作用すること、Ｔ
Ｄ発生位置がゲージコーナー直下の約１０mmの深い位置
にあるのは、レール垂直方向の引張残留応力がこの位置
に発生するためであること、等を明らかにした。すなわ
ち、ＴＤ発生には使用中にゲージコーナー直下の約１０
mm位置に発生するレール垂直方向の引張残留応力が大き
く影響していることが明確となった。
【０００４】そこで、この引張残留応力の発生を防止す
ることでＴＤの発生を防げるのではないかとのことか
ら、さらに該位置に発生する引張残留応力の除去あるい
は低減する方策について種々検討を行った。すなわち、
予めコーナー直下の約１０mmを中心とする位置近傍に圧
縮の残留応力を付与しておき、使用中にレール表面近傍
の塑性変形に基づく引張残留応力が同位置に誘起される
のを防ぐことでＴＤの発生を防止するか、あるいはＴＤ
発生まで寿命を大きく延長しようとするものである。
ることでＴＤの発生を防げるのではないかとのことか
ら、さらに該位置に発生する引張残留応力の除去あるい
は低減する方策について種々検討を行った。すなわち、
予めコーナー直下の約１０mmを中心とする位置近傍に圧
縮の残留応力を付与しておき、使用中にレール表面近傍
の塑性変形に基づく引張残留応力が同位置に誘起される
のを防ぐことでＴＤの発生を防止するか、あるいはＴＤ
発生まで寿命を大きく延長しようとするものである。
【０００５】そこで、これらの観点からコーナー直下約
１０mm位置近傍のレール垂直方向にいかにして圧縮の残
留応力を付与するかについて、実験、検討を重ねた結
果、レール頭部側面から、比較的大径のローラーで圧下
圧延することで、圧下表面から比較的深い位置に最大剪
断応力が発生し、該応力によって、レール内部に塑性変
形が起こるためにレールコーナー直下の５〜２０mmの範
囲にレール垂直方向に圧縮の残留応力を付与できること
が分かった。レールコーナー直下５〜２０mmの範囲のレ
ール垂直方向圧縮残留応力を種々変え、ＴＤ再現転動疲
労試験によって圧縮残留応力の効果を調べたところ、該
位置に１００MPa 以上の圧縮残留応力があれば、ＴＤ発
生はほぼ防止できることが分かった。
１０mm位置近傍のレール垂直方向にいかにして圧縮の残
留応力を付与するかについて、実験、検討を重ねた結
果、レール頭部側面から、比較的大径のローラーで圧下
圧延することで、圧下表面から比較的深い位置に最大剪
断応力が発生し、該応力によって、レール内部に塑性変
形が起こるためにレールコーナー直下の５〜２０mmの範
囲にレール垂直方向に圧縮の残留応力を付与できること
が分かった。レールコーナー直下５〜２０mmの範囲のレ
ール垂直方向圧縮残留応力を種々変え、ＴＤ再現転動疲
労試験によって圧縮残留応力の効果を調べたところ、該
位置に１００MPa 以上の圧縮残留応力があれば、ＴＤ発
生はほぼ防止できることが分かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記知見に基づ
いてなされたもので、その要旨とするところは、ロール
を上下千鳥状に配置したローラー曲げ矯正機を通過して
走行するレールを、直径が１００〜６００mmでかつレー
ル頭部に接触するレール踏面がレール頭部曲率と同等〜
１．２倍の曲率をもつ凹状断面形状の上ロールと、該レ
ールの底部に接触するレール支持面の曲率が２００〜１
０００mmの凸状断面形状の下ロールとからなる圧下ロー
ラーで矯正して、レールの頭部表面と底部表面に圧縮残
留応力を付与し、続いて直径が６００〜１０００mmのロ
ールからなる水平ローラーでレール頭部の両側面を押圧
してゲージコーナー直下５〜２０mmの内部に圧縮残留応
力を付与する耐内部損傷性の優れたレールの製造法であ
る。
いてなされたもので、その要旨とするところは、ロール
を上下千鳥状に配置したローラー曲げ矯正機を通過して
走行するレールを、直径が１００〜６００mmでかつレー
ル頭部に接触するレール踏面がレール頭部曲率と同等〜
１．２倍の曲率をもつ凹状断面形状の上ロールと、該レ
ールの底部に接触するレール支持面の曲率が２００〜１
０００mmの凸状断面形状の下ロールとからなる圧下ロー
ラーで矯正して、レールの頭部表面と底部表面に圧縮残
留応力を付与し、続いて直径が６００〜１０００mmのロ
ールからなる水平ローラーでレール頭部の両側面を押圧
してゲージコーナー直下５〜２０mmの内部に圧縮残留応
力を付与する耐内部損傷性の優れたレールの製造法であ
る。
【０００７】以下本発明について図面を用いながら詳細
に説明する。図１は本発明のレール製造法を示す。図に
おいて、１はレール、２はガイドローラー、３は矯正ロ
ーラー、４はレール頭部および底部圧延する圧下ローラ
ー、５はレール頭部側面圧下圧延する水平ローラーであ
る。図１でａの部分は通常のローラー曲げ矯正機であ
り、ｂの部分が本発明のレール製造法の圧下ローラーで
ある。本発明のローラーは図２および図３に示すように
レール頭部および底部を圧下圧延するローラー４ａ，４
ｂと、レール頭部側面を圧下圧延するローラー５とから
なる。なお、ローラー４とローラー５のレール進行方向
の配置については特に限定するものではなく、いずれを
ローラー矯正機ａの後に配置しても構わない。
に説明する。図１は本発明のレール製造法を示す。図に
おいて、１はレール、２はガイドローラー、３は矯正ロ
ーラー、４はレール頭部および底部圧延する圧下ローラ
ー、５はレール頭部側面圧下圧延する水平ローラーであ
る。図１でａの部分は通常のローラー曲げ矯正機であ
り、ｂの部分が本発明のレール製造法の圧下ローラーで
ある。本発明のローラーは図２および図３に示すように
レール頭部および底部を圧下圧延するローラー４ａ，４
ｂと、レール頭部側面を圧下圧延するローラー５とから
なる。なお、ローラー４とローラー５のレール進行方向
の配置については特に限定するものではなく、いずれを
ローラー矯正機ａの後に配置しても構わない。
【０００８】本発明の圧下ローラー４は直径が１００〜
６００mmを有し通常のレール矯正ローラーに比べて小さ
いことが好ましい。さらにもう１つの特徴として、レー
ル頭部側と接触するローラーの場合、図２の４ａに示す
ようにローラー軸方向の面形状が凹状で、該形状の曲率
が矯正するレールの頭部曲率Ｒと同等ないし１．２倍以
下の曲率をもつ。レール底部側と接触するローラーの場
合は図２の４ｂで示すように軸方向の面形状が凸状を呈
し、該形状の曲率Ｒが２００〜１０００mmの範囲を有す
る。
６００mmを有し通常のレール矯正ローラーに比べて小さ
いことが好ましい。さらにもう１つの特徴として、レー
ル頭部側と接触するローラーの場合、図２の４ａに示す
ようにローラー軸方向の面形状が凹状で、該形状の曲率
が矯正するレールの頭部曲率Ｒと同等ないし１．２倍以
下の曲率をもつ。レール底部側と接触するローラーの場
合は図２の４ｂで示すように軸方向の面形状が凸状を呈
し、該形状の曲率Ｒが２００〜１０００mmの範囲を有す
る。
【０００９】一方、レール頭部側面を圧下する水平ロー
ラー５はローラー直径６００〜１０００mmを有し、ロー
ラー軸方向形状はそれぞれのレール頭部側面の勾配に合
わせた勾配を有し、軸方向曲率は無限大となっている。
ラー５はローラー直径６００〜１０００mmを有し、ロー
ラー軸方向形状はそれぞれのレール頭部側面の勾配に合
わせた勾配を有し、軸方向曲率は無限大となっている。
【００１０】本発明におけるこのようなローラー配置お
よび形状は、基本的には生産性の良い従来のローラー矯
正機によってまずレールを真直にした後、ローラー４に
よる圧下圧延によってレールの耐疲労損傷性およびレー
ル腹部の耐脆性き裂進展特性に有効な圧縮残留応力をレ
ール頭部および底部に低コストで効率的に付与し、さら
にローラー５による圧下圧延でＴＤ発生防止に有効な圧
縮残留応力をレールコーナー直下５〜２０mm位置の垂直
方向に生産性良く付与することをねらっている。
よび形状は、基本的には生産性の良い従来のローラー矯
正機によってまずレールを真直にした後、ローラー４に
よる圧下圧延によってレールの耐疲労損傷性およびレー
ル腹部の耐脆性き裂進展特性に有効な圧縮残留応力をレ
ール頭部および底部に低コストで効率的に付与し、さら
にローラー５による圧下圧延でＴＤ発生防止に有効な圧
縮残留応力をレールコーナー直下５〜２０mm位置の垂直
方向に生産性良く付与することをねらっている。
【００１１】本発明のレール製造法において、レール頭
部および底部の圧下ローラー４の直径およびローラー軸
方向曲率を限定しているが、これはレール頭部および底
部表面層に耐疲労損傷性を増す圧縮の残留応力を付与す
ると同時に加工硬化により強化するためである。すなわ
ち、ローラー４の直径を１００〜６００mmに限定する理
由はローラーと接触するレール表面層の長手方向にレー
ル内部よりも強い塑性変形を与えるためである。レール
表面層の長手方向にレール内部よりも強い塑性変形を与
える理由は、レール表面層を加工硬化させ、かつ圧縮の
残留応力を付与させるためである。ローラーの直径が１
００mmより小さい場合、基本的にはレール表面層の塑性
変形による加工硬化や圧縮残留応力の生成は可能である
が、ローラー直径が小さいためにローラーがレール表面
に強い塑性変形を与える荷重に耐えられないこと、およ
び例え１００mmより小さいローラーの背面にバックアッ
プロールを配置してレール表面に強い塑性変形を与える
荷重に十分耐え得るものにしたとしても、レール表面層
の塑性変形による加工硬化や圧縮残留応力はローラー直
径が１００mm以上のものとさほど変わらないこと、およ
び設備上高価になる等の問題がある。一方、６００mmを
超えるロール直径の場合、レール表面層よりもレール内
部に強い塑性変形が発生しはじめ、レール表面には逆に
引張残留応力が発生し、耐疲労損傷性および耐腹部脆性
き裂進展特性を損ない問題点が発生する。
部および底部の圧下ローラー４の直径およびローラー軸
方向曲率を限定しているが、これはレール頭部および底
部表面層に耐疲労損傷性を増す圧縮の残留応力を付与す
ると同時に加工硬化により強化するためである。すなわ
ち、ローラー４の直径を１００〜６００mmに限定する理
由はローラーと接触するレール表面層の長手方向にレー
ル内部よりも強い塑性変形を与えるためである。レール
表面層の長手方向にレール内部よりも強い塑性変形を与
える理由は、レール表面層を加工硬化させ、かつ圧縮の
残留応力を付与させるためである。ローラーの直径が１
００mmより小さい場合、基本的にはレール表面層の塑性
変形による加工硬化や圧縮残留応力の生成は可能である
が、ローラー直径が小さいためにローラーがレール表面
に強い塑性変形を与える荷重に耐えられないこと、およ
び例え１００mmより小さいローラーの背面にバックアッ
プロールを配置してレール表面に強い塑性変形を与える
荷重に十分耐え得るものにしたとしても、レール表面層
の塑性変形による加工硬化や圧縮残留応力はローラー直
径が１００mm以上のものとさほど変わらないこと、およ
び設備上高価になる等の問題がある。一方、６００mmを
超えるロール直径の場合、レール表面層よりもレール内
部に強い塑性変形が発生しはじめ、レール表面には逆に
引張残留応力が発生し、耐疲労損傷性および耐腹部脆性
き裂進展特性を損ない問題点が発生する。
【００１２】また、ローラー軸方向の曲率を、レール頭
部側と接触するローラーの場合矯正するレール頭部曲率
と同等ないしレール頭部各部曲率より１．２倍以下の範
囲に限定する理由は、レールのＴＤが発生し易い部分の
表面層に強い塑性変形を与えて、より大きな圧縮の残留
応力を発生させるためである。すなわち、レールの頭部
曲率より小さな曲率ではローラーがレール頭部表面に接
触できなく、レール頭部表面各部に塑性変形を与えるこ
とができない。レール頭部各部曲率より１．２倍を超え
る曲率半径の場合、ローラーの接触する部分がレールの
頭部中央部のみになり、未接触部では依然として引張残
留応力が残存してレールの耐疲労損傷性を改善すること
ができない。
部側と接触するローラーの場合矯正するレール頭部曲率
と同等ないしレール頭部各部曲率より１．２倍以下の範
囲に限定する理由は、レールのＴＤが発生し易い部分の
表面層に強い塑性変形を与えて、より大きな圧縮の残留
応力を発生させるためである。すなわち、レールの頭部
曲率より小さな曲率ではローラーがレール頭部表面に接
触できなく、レール頭部表面各部に塑性変形を与えるこ
とができない。レール頭部各部曲率より１．２倍を超え
る曲率半径の場合、ローラーの接触する部分がレールの
頭部中央部のみになり、未接触部では依然として引張残
留応力が残存してレールの耐疲労損傷性を改善すること
ができない。
【００１３】一方、レール底部側と接触するローラー軸
方向曲率を２００〜１０００mmの範囲に限定する理由
は、ローラー矯正で生成したレール底部中央の引張残留
応力を圧縮残留応力に変えると同時に、同部を加工硬化
により強化するためである。すなわち、ローラー軸方向
曲率が２００mm以下の場合は、引張残留応力の存在する
レール底部中央近傍全てを圧下圧延できなく、また、１
０００mmを超える曲率の場合はレール底部での接触面積
が大きくなってローラー接触部に十分な加工硬化や圧縮
残留応力を誘起できないためである。
方向曲率を２００〜１０００mmの範囲に限定する理由
は、ローラー矯正で生成したレール底部中央の引張残留
応力を圧縮残留応力に変えると同時に、同部を加工硬化
により強化するためである。すなわち、ローラー軸方向
曲率が２００mm以下の場合は、引張残留応力の存在する
レール底部中央近傍全てを圧下圧延できなく、また、１
０００mmを超える曲率の場合はレール底部での接触面積
が大きくなってローラー接触部に十分な加工硬化や圧縮
残留応力を誘起できないためである。
【００１４】また、レール頭側部を圧下圧延する水平ロ
ーラー５の直径を６００〜１０００mmに限定する理由
は、レールコーナー直下の５〜２０mmの範囲の内部にレ
ール垂直方向に、１００MPa 以上の圧縮残留応力を付与
するためである。すなわち、比較的大径のローラーでレ
ール頭側面を圧下圧延することでローラー接触部表面よ
りもレール内部に大きな塑性変形を与え、レール頭側面
内部の丁度レールコーナー直下の５〜２０mm位置に、レ
ール垂直方向に圧縮の残留応力を付与できる。ローラー
直径が６００mmより小さい場合は、レール頭部側面の内
部よりも表面で大きな塑性変形が発生し、ＴＤの発生す
る内部に圧縮残留応力を付与できなくなるためである。
ローラー径が１０００mmを超える場合は、ローラー接触
部表面よりもレール内部に大きな塑性変形を与え、レー
ル頭部側面の内部のレール垂直方向に圧縮の残留応力を
付与できるが、その値はローラー直径が６００〜１００
０mmの場合とさほど大差ないこと、またローラーを大き
くすると設備制約上ならびに費用的にも問題があること
等の理由による。
ーラー５の直径を６００〜１０００mmに限定する理由
は、レールコーナー直下の５〜２０mmの範囲の内部にレ
ール垂直方向に、１００MPa 以上の圧縮残留応力を付与
するためである。すなわち、比較的大径のローラーでレ
ール頭側面を圧下圧延することでローラー接触部表面よ
りもレール内部に大きな塑性変形を与え、レール頭側面
内部の丁度レールコーナー直下の５〜２０mm位置に、レ
ール垂直方向に圧縮の残留応力を付与できる。ローラー
直径が６００mmより小さい場合は、レール頭部側面の内
部よりも表面で大きな塑性変形が発生し、ＴＤの発生す
る内部に圧縮残留応力を付与できなくなるためである。
ローラー径が１０００mmを超える場合は、ローラー接触
部表面よりもレール内部に大きな塑性変形を与え、レー
ル頭部側面の内部のレール垂直方向に圧縮の残留応力を
付与できるが、その値はローラー直径が６００〜１００
０mmの場合とさほど大差ないこと、またローラーを大き
くすると設備制約上ならびに費用的にも問題があること
等の理由による。
【００１５】一方、水平ローラー５の軸方向形状をレー
ル頭部側面の勾配と一致させ、かつ軸方向曲率を無限大
にする理由は、レールコーナー直下の５〜２０mm位置の
内部にレール垂直方向に１００MPa 以上の圧縮残留応力
を効率的かつ確実に付与するためである。すなわち、ロ
ーラーの形状をレール頭部側面の勾配と一致させること
で、レール頭部側面の直下を押圧して均一な塑性変形を
与え、レールコーナー直下の５〜２０mmの広い範囲の垂
直方向に均一な圧縮残留応力を付与する。また、ローラ
ー軸方向の曲率を無限大にする理由もレール頭部側面に
均一にローラーを接触させ、該接触表面の内部に均一な
塑性変形を与えて、レールコーナー直下の５〜２０mmの
範囲の垂直方向に必要とする圧縮残留応力を付与するた
めである。レール頭部側面と接触するローラー形状がレ
ール頭部側面と均一に接触しないような形状では、レー
ルコーナー直下の５〜２０mmの範囲の垂直方向にＴＤ発
生を防止する圧縮残留応力を付与できない。
ル頭部側面の勾配と一致させ、かつ軸方向曲率を無限大
にする理由は、レールコーナー直下の５〜２０mm位置の
内部にレール垂直方向に１００MPa 以上の圧縮残留応力
を効率的かつ確実に付与するためである。すなわち、ロ
ーラーの形状をレール頭部側面の勾配と一致させること
で、レール頭部側面の直下を押圧して均一な塑性変形を
与え、レールコーナー直下の５〜２０mmの広い範囲の垂
直方向に均一な圧縮残留応力を付与する。また、ローラ
ー軸方向の曲率を無限大にする理由もレール頭部側面に
均一にローラーを接触させ、該接触表面の内部に均一な
塑性変形を与えて、レールコーナー直下の５〜２０mmの
範囲の垂直方向に必要とする圧縮残留応力を付与するた
めである。レール頭部側面と接触するローラー形状がレ
ール頭部側面と均一に接触しないような形状では、レー
ルコーナー直下の５〜２０mmの範囲の垂直方向にＴＤ発
生を防止する圧縮残留応力を付与できない。
【００１６】
【実施例】次に本発明の具体的実施例について説明す
る。普通炭素鋼のＡＲＥＡ１３６ＲＥレールを用いて、
本発明法によりレールコーナー直下の５〜２０mm位置の
内部の残留応力制御を行い、転動疲労試験機によって耐
内部損傷性の評価試験を行って本発明法の有効性を確認
した。結果を表１に示す。表１には従来のローラー矯正
ままのレールの結果も示す。
る。普通炭素鋼のＡＲＥＡ１３６ＲＥレールを用いて、
本発明法によりレールコーナー直下の５〜２０mm位置の
内部の残留応力制御を行い、転動疲労試験機によって耐
内部損傷性の評価試験を行って本発明法の有効性を確認
した。結果を表１に示す。表１には従来のローラー矯正
ままのレールの結果も示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から明らかなように、従来レールの場
合、約７７００万トンの通過トン数でＴＤ発生が非破壊
検査で確認され、約２億３千万トンの通過トン数でレー
ル破損に至った。これに対し、本発明法で製造したレー
ルはレール頭部側面の圧下圧延によってレールコーナー
直下の約１０mm位置の垂直方向に１０８MPa の圧縮残留
応力が付与されており、転動疲労試験結果において４億
通過トン数以上でもＴＤ発生がないことが超音波非破壊
検査で確認され、耐内部損傷性が非常に優れたものであ
ることが確認できた。なお、本発明レールは耐内部損傷
性だけでなく、レール頭部および底部も圧下圧延で残留
応力制御され、かつ加工硬化により強化されているの
で、レール表面の耐疲労損傷性および腹部の脆性き裂進
展特性も優れたものである。
合、約７７００万トンの通過トン数でＴＤ発生が非破壊
検査で確認され、約２億３千万トンの通過トン数でレー
ル破損に至った。これに対し、本発明法で製造したレー
ルはレール頭部側面の圧下圧延によってレールコーナー
直下の約１０mm位置の垂直方向に１０８MPa の圧縮残留
応力が付与されており、転動疲労試験結果において４億
通過トン数以上でもＴＤ発生がないことが超音波非破壊
検査で確認され、耐内部損傷性が非常に優れたものであ
ることが確認できた。なお、本発明レールは耐内部損傷
性だけでなく、レール頭部および底部も圧下圧延で残留
応力制御され、かつ加工硬化により強化されているの
で、レール表面の耐疲労損傷性および腹部の脆性き裂進
展特性も優れたものである。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ール頭部および底部の表面層の残留応力を改善すること
により耐転がり疲労損傷性を高め、さらにレールゲージ
コーナー直下部に圧縮残留応力を付与することで耐内部
損傷性を高めることができ、重荷重鉄道レールとして極
めて有用なレールを提供できる。
ール頭部および底部の表面層の残留応力を改善すること
により耐転がり疲労損傷性を高め、さらにレールゲージ
コーナー直下部に圧縮残留応力を付与することで耐内部
損傷性を高めることができ、重荷重鉄道レールとして極
めて有用なレールを提供できる。
【図１】本発明法の一実施例を示す説明図。
【図２】本発明法に使用する圧下ローラーの一例を示す
説明図。
説明図。
【図３】本発明法に使用する水平ローラーの一例を示す
説明図。
説明図。
１ レール ２ ガイドローラー ３ 矯正ローラー ４ 圧下ローラー ５ 水平ローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−282426（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−17921（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−300026（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−279846（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−9222（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21D 3/05 B21D 3/02 C21D 7/00 - 7/13
Claims (1)
- 【請求項１】 ロールを上下千鳥状に配置したローラー
曲げ矯正機を通過して走行するレールを、直径が１００
〜６００mmであり、かつレール頭部に接触するレール踏
面がレール頭部曲率と同等〜１．２倍の曲率をもつ凹状
断面形状の上ロールと、該レールの底部に接触するレー
ル支持面の曲率が２００〜１０００mmの凸状断面形状の
下ロールとからなる圧下ローラーで矯正して、レールの
頭部表面と底部表面に圧縮残留応力を付与し、続いて直
径が６００〜１０００mmのロールからなる水平ローラー
でレール頭部の両側面を押圧してゲージコーナー直下５
〜２０mmの内部に圧縮残留応力を付与することを特徴と
する耐内部損傷性の優れたレールの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10482193A JP3279385B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 耐内部損傷性の優れたレールの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10482193A JP3279385B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 耐内部損傷性の優れたレールの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06312217A JPH06312217A (ja) | 1994-11-08 |
| JP3279385B2 true JP3279385B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=14391069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10482193A Expired - Fee Related JP3279385B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 耐内部損傷性の優れたレールの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279385B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0904859A1 (en) * | 1997-09-26 | 1999-03-31 | British Steel Plc | Method for the development of beneficial residual stresses in rails or beams |
| US20200002780A1 (en) * | 2017-03-21 | 2020-01-02 | Jfe Steel Corporation | Rail and method for producing same |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP10482193A patent/JP3279385B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06312217A (ja) | 1994-11-08 |
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