JP5163987B2 - レールを硬化する装置 - Google Patents

Description

本発明は、場合によっては異なる断面形状を持ちかつ５０ｍより大きい長さを持つレール特に異形断面の走行レールを、レール断面の少なくとも一部をレール全長にわたって冷媒中で冷却することにより硬化する装置であって、ころコンベヤの範囲にある横移動手段、レールを硬化装置へ移送する操作つかみ、少なくとも１つの位置ぎめ手段、冷媒槽及び冷却床を有するものに関する。

炭素を含みかつ圧延後冷却床へ移送されて冷却される低合金鋼から成るレールは、例外なくパーライト組織を持ち、材料はそれに応じた機械的特性を持っている。特に列車の大きい車軸荷重及び場合によっては高い速度の場合及びきついカーブにおいて、レール摩耗を少なくするため、従来技術によれば、少なくとも荷重を受けるレール頭部が高い硬度、高い耐摩耗性及び少ない亀裂発生を持つように、特別な熱処理によって組織を調節することができる。

レールの冷却の際組織の適切な形成によりレールを硬化する装置は、吹付け冷却装置の通常又は冷媒への没入のために構成することができる。

レール硬化用通過吹付け冷却装置は、一般に簡単に構成されるが、大きい所要場所という欠点を持ち、製造過程においてレールの望ましくない品質変動を効果的に防止することもできない。更に通過吹付け冷却装置では、先端レール、溝付きレール、平底レール等のような種々の断面輪郭に必要な程度で冷却を精確に合わせることができず、場合によっては断面範囲の冷却の際歪みが不均一な冷媒作用従ってレールの長さにわたる材料の硬度変動を生じる。

レールの吹付け熱処理の際レールを動かないようにするか、又はなるべくそのつどの吹付け手段の間隔だけ交互に僅か移動させることが、既に提案された。

更にレール又はレールの断面の一部の熱処理装置を１つ又は複数の浸漬槽により形成することが、公知である。

高い圧延能力で硬化されるレールを連続的に製造する際、オーストリア特許第４１０５４９号明細書によれば、少なくとも２つの液体冷却装置を整列手段に対して平行に配置し、ころコンベアのころの間に圧延品載置片を持つ横移送手段を設けて、ころコンベアから冷却装置の操作機へ移送し、続いてこの冷却装置から冷却床の載置範囲へ移すことが既に提案された。こうして熱処理装置によるレールの処理量を高めることができる。しかし圧延スタンドからのレールの退出、ころコンベアにおけるレールの整列及び回転は、能動整列手段では無制限に可能ではない。

ここで本発明は、上記の欠陥を除去し、レール特に異形断面の走行レールを硬化するため最初にあげた種類の装置を提供し、それにより高い動作能力で確実にかつ高品質のレールを経済的に製造可能にすることである。

詳細には装置が、目的設定に応じて
圧延装置から出るレールの妨げられない迅速な移送のため、
レールの軸線方向整列を可能にし、位置ぎめ手段への寸法の精確な挿入を可能にしかつ／又は引渡し手段及び／又は冷却床上へ下ろす操作つかみ、
歪みのない締付け用の位置ぎめ手段及び／又は
位置ぎめ手段と共同作用して使用可能な急冷手段
を持ち、
制御手段により、装置部品が、レールの断面の頭部及び／又は他の部分及び／又は全表面の周期的浸漬が、レールの冷却中に調節可能であるようにする。

最初にあげた種類の装置においてこの目的は、操作つかみが、同じ形状で一直線をなしかつ同じ運動をするように操作可能な多数のトングを持ち、これらのトングがつかみ腕を持ち、これらのつかみ腕が、レールの頭部の軸線方向整列用心出し部分及びレール基部の断面の一直線保持用つかみ部分を持つように形成されて、位置ぎめ手段へのレールの精確な寸法での挿入及びこの位置ぎめ手段内におけるレールの固定が可能にされると、達せられる。

本発明による操作つかみによって得られる利点は、大体において、その一直線をなすトングが心出し部分及びつかみ部分を持つつかみを有するので、最後の圧延間隙通過及びころコンベアから出た直後にレールが、圧延加熱従って材料の延性又は充分な塑性状態で、トング部分の閉鎖の際まず頭部側で軸線方向に整列可能であり、それから断面が一直線をなすレール基部の保持が行われ、その際レールが常に同じような軸線周りの回転後位置ぎめ手段へ挿入されるか、又は冷却床上へ置かれることができる。レール基部を水平に整列されて一直線をなすように垂れ下がるレールをこのように位置ぎめ手段へ入れると、位置ぎめ手段においてレール基部の姿勢が常に同じであり、この不変な姿勢が非対称な断面輪郭でも確保されるという利点がある。

レールを異なるころコンベア位置例えば横たわり位置から頭部側で整列し、断面を一直線に保持し、軸線周りの回転により精確な寸法で位置ぎめ手段へ入れることができるようにするため、トングが共通な軸線の周りに少なくとも１つの角度値で同時に同じ向きに回転可能に構成されている。

位置ぎめ手段からレールの取出し中に、トングの回転によりレールを有利に所望の断面姿勢で引渡し手段及び／又は冷却床上へ下ろすことができる。

操作つかみが、冷媒槽において、１０ｍ当たり２つより多いトングを持っていると、整列されたレールの移送を有利に高い精度で短時間に行うことができる。

トングが、それぞれ１つの同じように運動可能なつかみ腕を持っていると、機能技術的にかつ整列動作及びつかみ動作に関して有利である。

操作つかみが、ころコンベヤの上方に最大レール高さより大きい間隔をおいて横移動可能であり、トングのつかみ腕の一部がレールを受入れるためころコンベヤのころの間へ垂直に下降可能であると、圧延装置から出るレールのころコンベア範囲への挿入が、硬化装置へのレールの同時移送に関して障害なく維持され、それにより高度の融通性及び出力又は高い動作能力が保証される。

レールを硬化するため最初にあげた種類の装置において、本発明によれば更に、位置ぎめ手段が、垂れ下がって入れられるレールの基部用当接部を持つ多数の保持部品を、水平一直線をなして持ち、基部が、釈放可能な締付け素子又は押付け体により、歪みを防止されてレールの軸線方向に当接部上に固定可能であることによって、目的が達せられる。

本発明による位置ぎめ手段で得られる利点は、大体において、位置ぎめ手段が、それぞれ２つの当接部及び２つの押付け体を持ちかつ大きい精度で水平に一直線をなす保持部品から形成されていることである。このように操作つかみにより軸線方向に整列されて所望の特定の姿勢でレールの基部用のそれぞれ２つの当接部を持つ保持部品へ入れられるオーステナイト組織のレールは、それぞれ２つの締付け手段により移動および歪みのないように固定され、例えばレール頭部の冷却段階において大きい力が作用しても、この固定が高い精度で維持される。レール用の保持部品及び押付け体又は締付け手段は、位置ぎめ手段の長さ範囲にそれぞれ同じように設けられているので、レールを固定する際曲げモーメントは有利に生じない。

レールが、位置ぎめ手段の保持部品のレール基部用の１つの当接部及び釈放可能な１つの締付け手段によって、動かないように保持され、それぞれの保持部品の他の当接部及び締付け手段がレール縦方向の移動を可能にすると、有利なことがわかった。それにより冷却又は熱処理中も、レールが所望の断面位置で安定化され、材料収縮により生じる短縮が、表面損傷のない移動によって行われる。

請求項１の上位概念に記載のレールを硬化する装置において、少なくとも２つの冷媒槽が、位置ぎめ手段により軸線を平行にして並んで同じ高さに水平に設けられ、レール硬化のために利用可能な冷媒槽内の冷媒の一部が、最大レール輪郭の高さを少なくとも１０％上回る深さを持っていることによっても、目的が達せられる。

本発明の特徴の利点は、主として、軸線を平行にして設けられる２つの冷却槽により得られる高い出力及び特に硬化装置の融通性、及び場合によっては冷媒中におけるレールの連続する全体積冷却及び／又は断面の位置例えば又は上面のみの冷却のため、制御可能な位置ぎめ手段による万能な硬化装置の使用可能性によって得られる。本発明による装置によって、レールの硬化の際冷媒中におけるレールのために多数の浸漬温度を使用し、従ってレール断面にわたって所望の組織分布を得ることも可能である。

本発明の好ましい実施形態によれば、冷媒槽が、底側に１．５ｍの冷媒槽長さ毎に、制御される冷媒流を供給可能な少なくとも１つの冷媒入口を持ち、冷媒槽内で冷媒入口の上に間隔をおいて、少なくとも１つの穴あけされるか又は冷媒の貫流可能な板が設けられ、かつ／又は冷媒の流れ方向において後に、通路を持つノズル板が挿入されている。

本発明によるこの手段によって、断面の表面範囲のための冷媒の局部的冷却強さを、レールの長さにわたって同じに保ち、その結果硬化されるレールの製造において、所望の高い不変な品質を得ることができる。

本発明の実施形態により、冷媒槽及び／又は供給導管に、冷媒槽を短時間で空にするため開放可能な冷媒用導出手段が設けられていると、例えば故障の場合できるだけ短い時間に、冷媒を冷媒槽から排出することができ、それによりレール硬化が中断される。この硬化中断は、装置の保護を行い、装置故障の場合冷媒槽内に保たれるレールの一層容易な取出しを可能にする。

レールの断面にわたって局部的に異なる有効冷却強さでレールを冷却する新しい装置を提供するという本発明の目的は、冷媒槽、位置ぎめ手段のすべての保持部品のレール基部用締付け手段が、レールを冷媒へ入れるため、同時に垂直に相対運動可能であり、それらのそれぞれの垂直保持位置及び保持時間が調節可能であることによっても達せられる。

レール断面にわたるこのような所望の組織構成及び異なる微細組織を持つ組織範囲も有利に得られ、それにより特別な要求に対して有利に形成される特性輪郭を持つこのようなレールが製造可能である。

場合によっては異なる断面輪郭を持つレールにおいて、頭部硬度及び断面にわたる機械的性質の分布を最適化するため、位置ぎめ手段のすべての保持部品のレール基部用当接部及び締付け手段が、冷媒槽に対して直角に同時に水平に調節可能である。

実施手段を示す図面により本発明が以下に説明される。

レールの縦軸線に対して直角な断面図でレールの硬化装置を示す。 操作つかみのトング内にあるレールを示す。 位置ぎめ手段及び冷媒槽をレールの縦軸線に対して直角な断面図で示す。 レールの断面輪郭を示す。

図１に本発明の実施例が断面図で示されている。レール１は、最後の圧延穴型（図示せず）の後でころコンベヤ２上に移送され、横移動手段２１によりころコンベヤ２上に位置ぎめされる。

ころコンベヤ２にある位置から、図２に示すようにレール１の長さにわたってつかみ腕３１，３１′を有する多数のトング３０を持つ操作つかみ３により、レール１の受入れが行われる。つかみ腕３１，３１′は、レール頭部１２を軸線方向に整列させる心出し部分３１２，３１２′及びレール基部１１の垂れ下がり保持用つかみ部分３１１，３１１′を形成され、レール基部１１のフランジ端部からつかみ腕３１，３１′までの間隔は、図４に１Ｚ，１Ｒ，１Ｖとして示すように異なるレール輪郭の頭部側を、トング３０の心出し部分３１２，３１２′により軸線方向に整列させるため、大きくされている。

図１に示されている本発明による操作つかみ３は、ころコンベヤ２上で横たわり位置にあるレール１を、レールの長さにわたる多数のトング３０により位置に合わせてつかみ、つかみ腕３１，３１′による保持によって軸線方向に整列させる。トング３０は、機械技術的に構成される部分により、 心出し部分３１２，３１２′の同時締付けを行いながら、レール軸線に対して直角に垂直運動、水平運動及び回転運動可能なので、側方にあるレール１はころコンベヤから受取られ、軸線方向に向けられ、水平な基部面を持つ垂れ下がり位置へ回され、図３に示すように位置ぎめ手段４の当接部４１，４１′上へもたらされる。

図１に示されているのと同じように、レール１，１′はころコンベヤ２又は位置ぎめ手段４から受取り可能であり、かつ冷却床６上又は引渡し手段６１上へ下ろし可能である。

本発明による位置ぎめ手段４は図３に示され、レール１の長さにわたって当接部４１，４１′を有する保持部品４０，４０′を持ち、レール１が軸線方向に向けられて保持部品へ挿入可能である。締付け手段４２，４２′は当接部４１，４１′の方へレール基部１１のフランジ端部へ寄りかかり可能である。位置ぎめ手段４及び冷媒５０を収容する冷媒槽５は、レール１の硬化過程において共同作用する。

本発明によれば、図１からわかるように、冷媒５０を持つ少なくとも２つの冷媒槽５が軸線を平行にして並んで装置に設けられ、レール１の硬化のために利用可能な冷媒槽５内の冷媒５０部分が、冷媒５０中へレールの全範囲の浸漬を可能にするため、レールの最大高さより大きい深さを持っている。

図３に示すように、冷媒入口５４及び冷媒転向装置５３は冷媒槽５の底側に設けられ、レール１に沿って流れる際冷媒５０の流速の均一化のため、冷媒槽５の全長にわたって流れを通すことができる板５１及び／又はノズル板５２が、浸漬空間の方へ挿入可能である。

レール１用位置ぎめ手段１及び冷媒５０を持つ冷媒槽５は、前述したように共同作用し、制御装置（図示せず）により相対運動可能であり、少なくとも“断面部分の浸漬”及び／又は“頭部硬化”及び／又は“全範囲浸漬硬化”の位置に特定期間位置ぎめ可能である。

図４において平底レール１Ｖに対比して先端レール１Ｚ、溝付きレール１Ｒに対して示すように、レール１の異なる断面輪郭に対して、頭部軸線ｘと基部軸線ｙの間に軸線偏差Ａ_Ｚ，Ａ_Ｒがあってもよい。断面輪郭にそれぞれ関係なく中心で、冷媒槽５内のレール頭部の大部分を冷媒５０の流れにさらすため、軸線偏差Ａ_Ｚ，Ａ_Ｘに相当する位置ぎめ手段４及び冷媒槽５の水平及び軸線平行な位置ぎめが調整可能である。

１ レール
１１ レール基部
１２ レール頭部
１Ｚ 先端レール
１Ｒ 溝付きレール
１Ｖ 平底レール
ｙ 基部中心軸線
ｘ 頭部中心軸線
Ａ 軸線偏差
Ｈ レール高さ
２ ころコンベア
２１ 横移動手段
３ 操作つかみ
３０ トング
３１，３１′ つかみ腕
３１１，３１１′ つかみ部分
３１２，３１２′ 心出し部分
４ 位置ぎめ手段
４０，４０′ 保持部品
４１，４１′ 当接部
４２，４２′ 締付け手段
５ 冷媒槽
５０ 冷媒
５１ 流通板
５２ ノズル板
５３ 冷媒転向装置
５４ 冷媒入口
６ 冷媒床
６１ 引渡し手段

Claims (4)

1. レール断面の少なくとも一部をレール全長にわたって冷媒中で冷却することによりレール（１）を硬化する装置であって、ころコンベヤ（２）の範囲にある横移動手段（２１）、レールを硬化装置へ移送する操作つかみ（３）、少なくとも１つの位置ぎめ手段（４）、冷媒槽（５）及び冷却床（６）を有するものにおいて、操作つかみ（３）が、同じ形状で一直線をなしかつ同じ運動をするように操作可能な多数のトング（３０）を持ち、これらのトング（３０）がつかみ腕（３１，３１′）を持ち、これらのつかみ腕（３１，３１′）が、レールの頭部（１２）の軸線方向整列用心出し部分（３１２，３１２′）及びレール基部（１１）の断面の一直線保持用つかみ部分（３１１，３１１′）を持つように形成されて、位置ぎめ手段（４）へのレール（１）の精確な寸法での挿入及びこの位置ぎめ手段（４）内におけるレールの固定が可能にされることを特徴とする装置。
2. 操作つかみ（３）が、冷媒槽において、長さ１０ｍ当たり２つより多いトング（３０）を持っていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. トング（３０）が、それぞれ１つの同じように運動可能なつかみ腕（３１，３１′）を持っていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 操作つかみ（３）が、ころコンベヤ（２）の上方に最大レール高さより大きい間隔をおいて横移動可能であり、トング（３０）のつかみ腕（３１，３１′）の一部がレール（１）を受入れるためころコンベヤ（２）のころの間へ垂直に下降可能であることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の装置。

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