JP6003849B2 - レールの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却床上でレールを冷却する冷却処理を含むレールの製造方法及び製造装置に関する。

一般に、レールを製造する際には、鋼材は、カリバー法（上方向及び下方向の２個の圧延ロールを用いて圧延する方法）やユニバーサル圧延法（上下方向及び左右方向の４個の圧延ロールを用いて圧延する方法）による熱間圧延処理、熱間鋸断処理、必要に応じてオンライン熱処理、及び冷却床上での冷却処理を施された後、矯正される。冷却床上での冷却処理では、レールは、圧延姿勢である横倒しの状態で放冷又は強制冷却によって常温まで冷却される。レールの圧延直後の温度分布は、レールの形状に由来して、頭部の温度が高く、足部の温度が低い状態になっている。また、レールの頭部の面積はレールの足部の面積より大きいために、レールの頭部はレールの足部より冷えにくい。

このため、冷却床上での冷却処理では、レールの頭部はレールの足部より遅く常温となり、レールの頭部と足部との間に熱収縮差が生じる。レールの頭部と足部との間に熱収縮差が生じると、冷却処理終了後にレールの頭部側に曲がりが発生する。このような背景から、特許文献１には、足部の温度低下を抑制するために足部に保温カバーを設け、足部と頭部との間の温度差を少なくする方法が提案されている。また、特許文献２には、レールを起立させた状態で冷却床上に取り込み、レールの自重を利用することによって自然放冷にも係わらずレールの曲がりを少なくする方法が提案されている。

特開２０１１−７３０６３号公報 特開昭５９−０３１８２４号公報

しかしながら、特許文献１，２記載の方法によれば、レールを保温又は自然放冷することを前提としているために、冷却床上での常温域までのレールの冷却時間が長期化し、レールの生産性が低下してしまう。

一方、カリバー法やユニバーサル法による熱間圧延処理では、鋼材は横倒しの状態で圧延されるために、圧延ロールの冷却水が滴下することによって圧延上面のみが冷却され、また圧延下面が搬送テーブルとの閉空間を走行することによって圧延上面に比べて圧延下面は冷却されにくい。結果、図３に示すように、冷却床上での冷却処理では、圧延上面ＵＳと圧延下面ＤＳとの間には温度差が不可避的に発生し、これがレールＲの起立状態での左右曲がりの要因となる。

また、レール頭部の硬度上昇を図るためにオンライン熱処理設備においてレール頭部を冷却する場合であっても、図４に示すように、オンライン熱処理終了後に圧延上面ＵＳと圧延下面ＤＳとの間に温度差が残存し、冷却床で常温まで冷却した後、レールＲの起立状態で左右曲がりが発生する。このため、特許文献２記載の方法によれば、レールの起立状態で左右曲がりが発生することを抑制できない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性を低下させることなく、レール頭部側の曲がり及びレールの起立状態での左右曲がりが発生することを抑制可能なレールの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレールの製造方法は、冷却床上でレールを冷却する冷却処理を含むレールの製造方法であって、前記冷却床上に装入されるレールの姿勢を横倒し状態から起立状態に転回し、起立状態に転回されたレールを冷却床上に装入するステップと、前記冷却床上に装入されたレールの横倒し状態時の下面側に冷却風を送風することによって該下面を強制空冷するステップと、を含むことを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレールの製造装置は、冷却床上でレールを冷却する冷却処理を行うレールの製造装置であって、前記冷却床上に装入されるレールの姿勢を横倒し状態から起立状態に転回する転回手段と、前記冷却床上に装入されたレールの横倒し状態時の下面側に冷却風を送風することによって該下面を強制空冷する冷却手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るレールの製造方法及び製造装置によれば、生産性を低下させることなく、レール頭部側の曲がり及びレールの起立状態での左右曲がりが発生することを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態であるレールの製造方法が適用される形鋼工場の構成を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態であるレールの製造方法における冷却床上での冷却処理を説明するための模式図である。 図３は、圧延処理終了後の圧延上面及び圧延下面の温度分布の一例を示す図である。 図４は、オンライン熱処理終了後の圧延上面及び圧延下面の温度分布の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるレールの製造方法について詳細に説明する。

〔形鋼工場の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるレールの製造方法が適用される形鋼工場の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるレールの製造方法が適用される形鋼工場の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるレールの製造方法が適用される形鋼工場１では、加熱炉２から抽出された鋼材は、粗圧延機３，中間圧延機４，仕上圧延機５，及び圧延機６におけるカリバー法やユニバーサル法による熱間圧延処理、熱間鋸断機７による熱間鋸断処理、必要に応じてオンライン熱処理設備８によるオンライン熱処理、及び冷却床９上での冷却処理を施された後、ローラー矯正される。

〔冷却床上の冷却処理〕
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態であるレールの製造方法における冷却床９上での冷却処理について説明する。

図２は、本発明の一実施形態であるレールの製造方法における冷却床９上での冷却処理を説明するための模式図である。

図２に示すように、本発明の一実施形態であるレールの製造方法における冷却床９上での冷却処理では、始めに、転回装置９１を利用して圧延姿勢である横倒しの状態で入側テーブル９２上に載置されたレールＲを９０度反転させることによって起立させる。

次に、起立状態のレールＲを冷却床９上に装入し、チェーンコンベア方式等でレールＲを移動させながら、強制空冷エリアＡ１において、ブロワ（又は扇風機）９３からレールＲの圧延下面ＤＳに冷却風９４を送風することによって、レールＲの圧延下面ＤＳを強制空冷する。

具体的には、冷却床９の入側でのレール装入温度域（圧延のみ材：８５０℃程度〜オンライン熱処理材：５００℃程度）において、０．５〜５℃／秒程度の冷却速度でレールＲの圧延下面を冷却風９４により強制空冷する。

次に、自然放冷エリアＡ２において冷却床９上を移動させながらレールＲを自然放冷する。この際、強制空冷エリアＡ１で使用するブロワ９３からの冷却風９４がレールＲの頭部に当たるようにすることによってレールＲの冷却時間のさらなる短縮を図ることが望ましい。

次に、上下水冷エリアＡ３において上部ミスト冷却装置９５及び下部ミスト冷却装置９６からレールＲの頭部及び足部にミスト９７を噴射することによってレールＲを水冷する。

そして最後に、転回装置９８を利用してレールＲを圧延姿勢である横倒しの状態に転回して出側テーブル９９に載置する。これにより、冷却床９上での一連の冷却処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態であるレールの製造方法における冷却床９上での冷却処理では、冷却床９に装入されるレールＲの圧延下面ＤＳ側を冷却した後に冷却床９上で起立状態で自然放冷させるので、圧延下面ＤＳ側と圧延上面側との間の温度差が少なくなり、レールＲに頭部側の曲がり及び左右曲がりが発生することを抑制できる。また、冷却床９に装入された段階でレールＲを強制冷却させるので、レールＲが常温になるまでの冷却時間を短縮することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 形鋼工場
２ 加熱炉
３ 粗圧延機
４ 中間圧延機
５ 仕上圧延機
６ 圧延機
７ 熱間鋸断機
８ オンライン熱処理設備
９ 冷却床
９１ 転回装置
９２ 入側テーブル
９３ ブロワ
９４ 冷却風
９５ 上部ミスト冷却装置
９６ 下部ミスト冷却装置
９７ ミスト
９８ 転回装置
９９ 出側テーブル
ＤＳ 圧延下面
Ｒ レール
ＵＳ 圧延上面

Claims (2)

1. 冷却床上でレールを冷却する冷却処理を含むレールの製造方法であって、
   前記冷却床上に装入されるレールの姿勢を横倒し状態から起立状態に転回し、起立状態に転回されたレールを冷却床上に装入するステップと、
   前記冷却床上に装入されたレールの横倒し状態時の下面側に冷却風を送風することによって該下面を強制空冷するステップと、
   を含むことを特徴とするレールの製造方法。
2. 冷却床上でレールを冷却する冷却処理を行うレールの製造装置であって、
   前記冷却床上に装入されるレールの姿勢を横倒し状態から起立状態に転回する転回手段と、
   前記冷却床上に装入されたレールの横倒し状態時の下面側に冷却風を送風することによって該下面を強制空冷する冷却手段と、
   を備えることを特徴とするレールの製造装置。

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