JP4176635B2 - 長尺圧延型材の調質設備 - Google Patents

Description

本発明は，高い処理量において長尺の圧延型材を硬化させる装置に関する。より厳密に定義すると，本発明は，圧延熱に基づいて連続的に形成される圧延型材を，その全長に亙り断面の少なくとも一部において熱的に調質するための調質設備，特に長さが５０ｍ以上のレールの少なくともヘッドを硬化させて，次に常温に冷却する調質設備に関するものであり，該調質設備は実質的にローラテーブルと，圧延型材を軸整合で整合させる手段と，圧延型材横移送のために圧延型材の載置部を具えた移送手段と，マニピュレータ手段を具えた硬化装置と，冷却床とからなるものである。

材料特性を改良するために圧延型材は，少なくとも，好適には圧延熱を利用して行われる熱的調質処理を受ける。この調質は，実質的に硬度，摩耗抵抗等の機械的材料特性の改良をもたらすものであり，全断面に亙り，又は走行レールの場合に一般的であるように，その部分領域のみに亙って実施することができる。その場合にオーステナイト構造状態にある圧延型材又はその断面部分領域は，全長に亙って冷媒内に浸漬され，これにより所望の構造遷移が達成される。

この種の調質を実施するための設備は既知であり（欧州特許ＥＰ−０４４１７６６Ｂ１参照），鉄道レールの使用特性の改良に関して極めて優れていることが明らかにされている。
欧州特許ＥＰ−０４４１７６６Ｂ１

それぞれ圧延温度に応じて，かつ，それぞれ固有質量又は圧延材料の単位長さ当たりの質量に応じて，その熱的な調質は，対応する冷却液内での浸漬時間又は滞留時間を必要とするので，調質設備による処理量は制限されている。換言すると，冷却槽を有する浸漬・調質設備による最大可能な処理量が，前段に配置されている圧延装置の出力を制限する。

特に連続鋳造のための，前段に加熱炉が配置された最近の型材圧延スタンド群は，既知の浸漬調質設備の処理量よりも実質的に高い圧延出力を有しているので，硬化されたレールを連続的に形成する場合に圧延出力を下げなければならない。

このような経済的な欠点を回避するために，スプレイ手段を有する冷却区間を通過する際に圧延型材を調質することが提案されている。しかし，この方法は，設備全長を増加する必要があるのみならず，多くの場合には，圧延型材に要求される材料品質を実現し得るものではない。

そこで本発明の課題は，冒頭に記載した形式の圧延型材のための既知の熱処理設備における欠点，特に経済的な欠点を回避して，処理される圧延型材の高い品質と高い使用特性を保証し，高い出力を有し，圧延スタンド群から連続的に形成される棒状材料，特に長さが５０ｍ以上のレールを，圧延熱を利用して高い出力で処理し，熱的に調質可能とする調質設備を提案することにある。

この課題を解決するため，本発明は，前述した形式の調質設備において，ローラテーブルが，圧延型材を長手方向に位置決めする装置と，関連する整合手段とを有しており，硬化装置が，互いに並べられ，その長手方向において整合手段に対してほぼ平行に配置された，圧延型材を移動させるためのマニピュレータを有する少なくとも２つの液体冷却装置で構成されており，その液体冷却装置に隣接して，その長手方向に対して平行に冷却床の保管領域が配置されており，横移送手段がローラテーブルのローラ間で同時に移動可能な，それぞれ終端側に圧延型材載置部が配置された少なくとも２つの支持アームを具え，該支持アームに設けられた載置部が横方向においてローラテーブルの領域内から冷却床の保管位置へ移動可能及び下降可能であり，その載置部のみがローラテーブルの移送面又はローラテーブル上端縁を越えて突出するように持ち上げ可能であることを特徴とする。

本発明により達成される利点は，特に，調質設備により簡単な方法でローラテーブルの横移送領域内で連続的に圧延型材を高い精度で位置決めすると共に軸方向に整合させることができ，その場合に横移送手段の圧延型材載置部により同時に，従って調節及び軸方向の整合プロセスを損なうことなしに，その前に整合されて準備状態にある圧延型材を冷却装置の保管領域内へ，又はそこから冷却床の載置領域へ，又はローラテーブルから直接冷却床上へ移動させることができる点にある。その場合に，ローラ間で移動可能な，横移送手段の支持アームの圧延型材載置部のみが，ローラテーブルの上方のレベル又はその移送面を越えて持ち上げ可能であることが重要である。本発明のこの実施形態において，ローラテーブルの一方の側に少なくとも２つの硬化装置を配置することが可能であるので，片側だけに冷却床を設ければよく，それが経済的な利点をもたらす。ローラテーブルにおいて位置決めされて，軸整合で整合される圧延型材は，支持アームの載置部によりこのローラテーブルから持ち上げられて，たとえばマニピュレータとして形成されている，液体冷却装置の保管領域内へ移動させることができる。その後，横移送手段は，他の圧延型材横移送のために自由になり，その場合にマニピュレータは単独で，かつ自動的に，載置された圧延型材の横位置を調節し，冷媒内に少なくとも部分的に投入し，持ち上げて，冷却床へ移送するために準備することができる。占有されている冷却装置を越えて最終的に冷却床における保管も有する，この発明的に重要な，圧延型材の横移送の分離及び圧延型材を冷媒内へ正確に投入することが，マニピュレーションと冷却処理の精度を改良し，確実に一定の品質を有する硬化された圧延製品をもたらす。効果的及び経済的な方法で，２つの硬化装置を並べて使用する場合には，装置の出力又は処理量がほぼ倍増される。

本発明に係る調質設備が，２つの横断面領域においてローラテーブルに載置される，走行レール又は鉄道レール形態の圧延型材のためのものであり，位置決め装置が電子的に制御可能な手段として形成され，及び／又は整合定規若しくは横ストッパを有する場合には，ローラテーブルにおけるレールの滞留時間を短縮し，温度ガイドを改良し，場合によっては設備出力を増大させる利点が達成される。この位置は，特に，マニピュレータによるレールの，いわゆる「倒立」垂直位置に適している。

本発明の一実施形態においては，液体冷却装置が浸漬槽として形成されており，それらが底側と場合によっては側方に，圧延型材を水準調整し及び整合させるために有効な水平と垂直に整合されたストッパを有している場合には，特にレールの横断面の一部を冷却する場合に，製品の品質保証が必要とする，その長さにわたって最高に一定の冷却と硬化分布が達成される。

本発明に係る調質設備に圧延型材，特にレールのための抑えホルダが設けられており，これにより圧延型材又はレールを冷却の間浸漬槽内で水準調整ストッパに圧接可能とする場合には，一定かつ良好な使用特性にとって効果的である。それにより，冷却に由来する湾曲を効果的に阻止し，かつ，表面の局部的な冷却条件を完全に一様に維持することができるからである。

本発明に係る調質設備を，硬化設備を通過するレールの通過時間が供給周期を上回る場合に，長さが５０ｍ以上のレールの少なくともヘッドを硬化させた後に常温まで冷却するために使用する場合には経済的に特筆すべき利点が達成される。というのは，比較的低い設備コストにより大きい出力上昇が可能となるからである。

以下，本発明を図示の実施例に基づいて更に詳述する。

図１は，ローラテーブル１と冷却床４との間に配置された２つの液体冷却装置３１，３２を含む硬化装置３を具えた本発明に係る調質設備を示している。例としての概略的な図示において，一方の液体冷却装置３１内で，レールＳのヘッドが冷却液３１５内へ浸されて示されている。抑えホルダ３１４と水準調整ストッパ３１３により，レールは浸漬槽３１２内で，そのレールの強化されたヘッド冷却のみが正確に行われるように，位置決め可能である。しかしまた，冷却液３１５の表面のずっと下にあるストッパ３１３により，レールの横断面全体を強化冷却することも可能である。第２の液体冷却装置３２は，準備完了状態にある。

図１に示すように，圧延スタンド群（図示せず）から供給されるレールＳをローラテーブル１上に位置決めし，整合手段２により，場合によっては整合定規２１を用いて，軸整合するように方向付けすることができる。支持アーム５１と圧延型材載置部５２とを有する横移送手段５が，ローラテーブル１の領域内に逆走可能に配置されている。しかし，この種の横移送手段５を，冷却床の領域に固定することも可能である。

横移送するために，支持アーム５１上に配置されている圧延型材載置部５２が，それが持ち上げられる際にレールＳをローラテーブル１から軸整合するように持ち上げて支持し，かつ，冷却床４に向けて移動させることができるように，支持アーム５１の同時移送が行われる。その場合に重要なことは，横移送の途中で，例えばレールＳを冷却床４の保管領域４１上に置くために，載置部５２が最も外側の対向する領域内へ移動されている場合でも，横移送手段５の圧延型材載置部５２のみを，ローラテーブルの移送面１１を越えて垂直に突出させることである。

好ましくは２つの横断面領域においてローラテーブル１の移送面１１上に位置する，位置決めされ，かつ軸方向に整合されたレール２は，この位置においてのみ圧延型材載置部５２により垂直に持ち上げてほぼ水平に，準備完了状態にある液外冷却装置（図１の位置３２）に対して横方向に移動させることができる。圧延型材載置部５２上におけるレールＳのこの種の横断面位置は，そのレールの引渡しとマニピュレータ３２１による「倒立」垂直位置にとって効果的であり，そのマニピュレータによりレールヘッドを冷却液３２５内に沈め，又は浸漬することもできる。レールが冷却液３２５内に滞留する滞留時間の間，安定化のためにレールを抑えホルダ３２４と水準調整ストッパ３２３により挟持しておくことができる。

上述した処から明らかなとおり，本発明によれば，圧延型材載置部５２のみを，ローラテーブル１の移送面１１を越えるレベル上に移動させるので，横移送操作にも拘わらず連続レールを圧延装置からローラテーブル１上に移動させ，このローラテーブル上で調節及び整合させることができる。マニピュレータ３１１，３１２により液体装置３１，３２からレールＳを取り出して，圧延型材載置部５２によりそれを取り出す操作は，実質的に同様の要領で行うことができ，その後冷却床４の保管領域４１上への移動と載置が行われる。

圧延出力が高い場合には，より多数の液体冷却装置を硬化装置３に搭載することもでき，所要に応じて製造工程管理のためにプログラム可能な制御ユニットを効果的に使用することができる。

ローラテーブルと冷却床との間に２つの液体冷却装置を配置した硬化装置を具える本発明に調質設備を示す略図である。

符号の説明

Ｓ 圧延型材
１ ローラテーブル
１１ ローラテーブルの移送面
２ 整合手段
２１ 整合定規
３ 硬化装置
３１，３２ 液体冷却装置
３１１，３２１ マニピュレータ
３１２，３２２ 浸漬槽
３１３，３２３ 水準調整ストッパ
３１４，３２４ 抑えホルダ
３１５，３２５ 冷却液
４ 冷却床
４１ 冷却床の保管領域
５ 横移送手段
５１ 支持アーム
５２ 圧延型材載置部

Claims (6)

1. 圧延熱により，連続的に形成される圧延型材をその全長に亙り，横断面の少なくとも一部において熱的に調質するための，長さが５０ｍ以上のレールの少なくともヘッドを硬化させた後に常温まで冷却するための調質設備であって，ローラテーブルと，圧延型材を軸整合で整合させる手段と，圧延型材用の載置部を有し，圧延型材を横移送するための移送手段と，マニピュレータ手段を有する硬化装置と，冷却床とからなり，
   ローラテーブル（１）は，圧延型材（Ｓ）を長手方向に位置決めするための装置と，関連する整合手段（２）とを有しており，
   硬化装置（３）は，互いに並べられ，長手方向において整合手段に対して平行に配置されている，圧延型材（Ｓ）を移動させるためのマニピュレータ（３１１，３２１）を有する少なくとも２つの液体冷却装置（３１，３２）で構成されており，
   該液体冷却装置に隣接して，その長手方向と平行に，冷却床（４）の保管領域（４１）が配置されており，さらに
   横移送装置（５）が，ローラテーブルのローラ間で同時に移動可能な，それぞれ終端側に圧延型材載置部（５２）を設けた少なくとも２つの支持アーム（５１）を有し，支持アームに設けられたこれら載置部が，横方向においてローラテーブル（１）の領域内から冷却床（４）の保管領域（４１）内へ移動可能であり，載置部のみがローラテーブル（１）の移送面（１１）を越えて突出するように持ち上げ可能であることを特徴とする調質設備。
2. 請求項１に記載の設備であって，該設備がローラテーブル（１）に載置される，走行レール又は鉄道レール形状の圧延型材（Ｓ）のために設けられており，
   位置決め装置が，電子的に制御可能な手段で構成され，及び／又は整合手段（２１）若しくはストッパを有していることを特徴とする調質設備。
3. 請求項１又は２に記載の設備であって，液体冷却装置（３１，３２）が，浸漬槽（３１２，３２２）で構成されており，該浸漬槽は底側及び所要により側方に，圧延型材（Ｓ）を水準調整するために有効な，水平整合されたストッパ（３１３，３２３）を有することを特徴とする調質設備。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の設備であって，各浸漬槽（３１２，３２２）にマニピュレータ（３１１，３２１）が付設されており，該マニピュレータにより圧延型材（Ｓ），特にレールが，横移送手段（５）の載置部（５２）から取り出し可能であり，垂直に倒立して調節可能に浸漬槽（３１２，３２２）内へ投入可能であり，しかも載置部（５２）上に再び載置可能であることを特徴とする調質設備。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の設備であって，圧延型材（Ｓ），特にレールのための抑えホルダ（３１４，３２４）が設けられており，該ホルダにより圧延型材／レールが，冷却の間に浸漬槽（３１２，３２２）内で水準調整ストッパ（３１３，３２３）に対して圧接可能であることを特徴とする調質設備。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の調質設備を使用して，硬化装置を通過するレールの通過時間が供給周期を上回る場合に，長さが５０ｍ以上のレールの少なくともヘッドを硬化させた後に常温まで冷却することを特徴とする調質方法。

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