JP6137043B2 - Rail manufacturing method - Google Patents

Rail manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP6137043B2
JP6137043B2 JP2014094208A JP2014094208A JP6137043B2 JP 6137043 B2 JP6137043 B2 JP 6137043B2 JP 2014094208 A JP2014094208 A JP 2014094208A JP 2014094208 A JP2014094208 A JP 2014094208A JP 6137043 B2 JP6137043 B2 JP 6137043B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
rail
temperature
cooling
hot rolling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014094208A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015209590A (en
Inventor
諒 松岡
諒 松岡
峰康 竹正
峰康 竹正
木村 達己
達己 木村
知夫 堀田
知夫 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2014094208A priority Critical patent/JP6137043B2/en
Publication of JP2015209590A publication Critical patent/JP2015209590A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6137043B2 publication Critical patent/JP6137043B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、レール、特に延性および靭性の高いレールを製造するための方法に関する。   The present invention relates to a method for producing rails, in particular rails with high ductility and toughness.

レールは、鉄道用、工事現場などの軌道用、さらにはクレーンやエレベータ等、様々な用途に供されている。その用途によって要求される性能も様々であるが、延性および靭性の高いことが基本性能として要求される。
例えば、鉱石の運搬等を主体とする鉱山鉄道(高軸重鉄道)では、貨車の車軸にかかる荷重が高く、またレールの使用環境も過酷であるため、このような環境下で使用されるレールには、炭素含有量の高いパーライト組織を有する鋼が使用されている。この種の鋼は、耐摩耗性に優れる反面、延性や靭性が低いところに難点があった。
Rails are used for various purposes such as railways, tracks for construction sites, cranes and elevators. The performance required by the application varies, but high ductility and toughness are required as basic performance.
For example, in mining railways (high-axle heavy railways) that mainly transport ores, the load applied to the axles of freight cars is high and the use environment of the rails is harsh. Is used steel having a pearlite structure with a high carbon content. This type of steel is excellent in wear resistance, but has a drawback in that it has low ductility and toughness.

延性や靭性を向上するには、パーライト組織の微細化、例えばパーライト変態前のオーステナイト粒の微細化や、パーライト変態時の組織の微細化が必要になる。そのためには、熱間圧延時の圧延温度を低減することが有効な手段であるが、熱間圧延直後のオーステナイト粒の微細化は達成できても、該熱間圧延後の熱処理開始までの間に粒成長が進む結果、延性に乏しいレールになっていた。   In order to improve the ductility and toughness, it is necessary to refine the pearlite structure, for example, refine the austenite grains before the pearlite transformation or refine the structure during the pearlite transformation. For that purpose, it is an effective means to reduce the rolling temperature during hot rolling, but even if the austenite grains can be refined immediately after hot rolling, the time until the start of heat treatment after hot rolling can be achieved. As a result of the grain growth, the rail had poor ductility.

これに対して、特許文献1には、レール形状に圧延後に低温再加熱を行った後に加速冷却を行うことによって、パーライト組織の微細化をはかることが提案されている。さらに、特許文献2には、析出物によってオーステナイト粒の成長を抑制することが記載されている。   On the other hand, Patent Document 1 proposes to refine the pearlite structure by performing accelerated cooling after low-temperature reheating after rolling into a rail shape. Furthermore, Patent Document 2 describes that the growth of austenite grains is suppressed by precipitates.

特開昭63−128123号公報JP 63-128123 A 特開2010−1500号公報JP 2010-1500

しかしながら、上記したいずれの手法も、製造コストの増加をまねくことが問題であった。すなわち、特許文献1に記載の技術では、低温再加熱および加速冷却を付加することから、これら熱処理に要するコストの増加は不可避であった。
また、特許文献2に記載の技術は、Ti析出物を微細析出させて圧延後のオーステナイト粒成長を抑制するものであるため、Ti析出物によるレールの転動疲労寿命の低下の問題が懸念される。
However, any of the above-described methods has a problem of increasing the manufacturing cost. That is, in the technique described in Patent Document 1, since low temperature reheating and accelerated cooling are added, an increase in cost required for these heat treatments is inevitable.
Moreover, since the technique described in Patent Document 2 is to finely precipitate Ti precipitates and suppress austenite grain growth after rolling, there is a concern that the rolling contact fatigue life of the rails may decrease due to Ti precipitates. The

そこで、本発明は、製造コストの上昇をまねくことなしに、また、合金元素としてTiを添加することなしに、高い延性および靭性を有するレールを製造するための方途について提案することを目的とする。   Therefore, the present invention aims to propose a method for producing a rail having high ductility and toughness without causing an increase in production cost and without adding Ti as an alloy element. .

発明者らは、上記の課題を解決するための手段について鋭意究明したところ、成分組成および熱間圧延の諸条件を規制することが、製品段階におけるパーライト組織の微細化の実現に有効であることを見出し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
The inventors diligently studied the means for solving the above-mentioned problems, and it was found that regulating the composition of the components and the various hot rolling conditions is effective for realizing a refined pearlite structure at the product stage. As a result, the present invention has been completed.
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.

(1)質量%で、
C:0.75〜0.85%、
Si:0.2〜1.2%、
Mn:0.4〜1.5%、
P:0.035%以下、
S:0.035%以下および
Nb:0.0001〜0.05%
を含み、残部はFe及び不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に、熱間圧延を施したのち冷却を行ってパーライトレールを製造するに当たり、
前記熱間圧延に先立って前記鋼素材を1200℃以上1330℃以下に加熱することおよび、
前記熱間圧延は、950℃以下の温度域での累積減面率を40%以上、かつ仕上げ温度をレールの頭部で800℃以上および足部で600℃以上とするとともに前記頭部と足部との温度差を200℃以内として行うこと
を特徴とするレールの製造方法。
(1) In mass%,
C: 0.75 to 0.85%
Si: 0.2-1.2%
Mn: 0.4-1.5%
P: 0.035% or less,
S: 0.035% or less and
Nb: 0.0001-0.05%
In order to produce a pearlite rail by cooling after performing hot rolling on the steel material having a component composition of Fe and inevitable impurities,
Heating the steel material to 1200 ° C. or higher and 1330 ° C. or lower prior to the hot rolling; and
In the hot rolling, the cumulative area reduction in a temperature range of 950 ° C. or lower is set to 40% or higher, the finishing temperature is set to 800 ° C. or higher at the head of the rail, and 600 ° C. or higher at the foot. The rail manufacturing method is characterized in that the temperature difference with the section is within 200 ° C.

(2)前記冷却は、パーライト変態開始温度以上の温度域から2℃/s以下の冷却速度で500℃以下の温度域まで行うことを特徴とする(1)に記載のレールの製造方法。 (2) The method for manufacturing a rail according to (1), wherein the cooling is performed from a temperature range equal to or higher than a pearlite transformation start temperature to a temperature range equal to or lower than 500 ° C. at a cooling rate of 2 ° C./s or lower.

(3)前記鋼素材はさらに、質量%で、
V:0.1%以下、
Cr:1.5%以下、
Cu:1.0%以下、
Ni:1.0%以下、
Mo:1.0%以下および
Ca:0.015%以下
のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)または(2)に記載のレ−ルの製造方法。
(3) The steel material is further mass%,
V: 0.1% or less,
Cr: 1.5% or less
Cu: 1.0% or less,
Ni: 1.0% or less,
Mo: 1.0% or less and
Ca: One or two or more kinds selected from 0.015% or less are contained, The method for producing a rail as described in (1) or (2).

本発明によれば、従来に比べて極めて高い延性および靭性を有するパーライト鋼レールを安価に製造することが可能となり、特に、高軸重鉄道に適したレールを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to manufacture a pearlite steel rail having extremely high ductility and toughness as compared with the conventional one at a low cost, and in particular, it is possible to provide a rail suitable for a high-axle railway.

レール頭部からの引張試験片の採取位置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the collection position of the tensile test piece from a rail head.

本発明は、所定の成分組成を有する鋼素材に、所定の条件下での熱間圧延にてレール形状に成形し、その後、冷却を経てレールとするものであり、まず、鋼素材の成分組成から順に説明する。
鋼素材は、C:0.75〜0.85%、Si:0.2〜1.2%、Mn:0.4〜1.5%、P:0.035%以下、S:0.035%以下およびNb:0.001〜0.05%を含み、残部はFe及び不可避的不純物の成分組成を基本とする。以下に、各成分の限定理由を示す。なお、成分に関する「%」表示は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
The present invention is a steel material having a predetermined composition, formed into a rail shape by hot rolling under a predetermined condition, and then cooled to form a rail. First, the composition of the steel material Will be described in order.
The steel material contains C: 0.75 to 0.85%, Si: 0.2 to 1.2%, Mn: 0.4 to 1.5%, P: 0.035% or less, S: 0.035% or less, and Nb: 0.001 to 0.05%, the balance being Fe and Based on the component composition of inevitable impurities. Below, the reason for limitation of each component is shown. In addition, unless otherwise indicated, the "%" display regarding a component means "mass%".

C:0.75〜0.85%
パーライト変態前のオーステナイト粒の微細化をはかるには、再結晶温度以下の温度域での熱間変形を増加すること、具体的には、再結晶温度を上昇させて熱間圧延における再結晶温度以下での加工を増加することが有効である。従って、Cは、再結晶温度を上昇させるために、0.85%以下に制限する。さらに、0.85%以下に制限すれば、初析セメンタイト総量が抑制されて延性および靭性を向上できる点でも有利である。一方、Cが0.75%未満では、パーライト組織中のセメンタイトの形成が不十分となり、硬さが低下してレールに必要な耐摩耗性を確保することが困難となるため、0.75%以上で含有させる。
C: 0.75-0.85%
In order to refine the austenite grains before pearlite transformation, increase the hot deformation in the temperature range below the recrystallization temperature, specifically, increase the recrystallization temperature to increase the recrystallization temperature in hot rolling. It is effective to increase the following processing. Therefore, C is limited to 0.85% or less in order to increase the recrystallization temperature. Furthermore, if limited to 0.85% or less, it is advantageous in that the total amount of pro-eutectoid cementite is suppressed and ductility and toughness can be improved. On the other hand, if C is less than 0.75%, the formation of cementite in the pearlite structure becomes insufficient, and it becomes difficult to ensure the wear resistance necessary for the rail due to a decrease in hardness. .

Si:0.2〜1.2%
Siは、脱酸材として、およびパーライト組織を強化するために0.2%以上必要であるが、1.2%を超えると、レールの表面疵の生成を促進させることからその含有量の上限を1.2%とする。従って、Si量は0.2〜1.2%とする。
Si: 0.2-1.2%
Si is required to be 0.2% or more as a deoxidizing material and to strengthen the pearlite structure. However, if it exceeds 1.2%, it promotes the formation of rail surface defects, so the upper limit of its content is 1.2%. To do. Therefore, the Si content is 0.2 to 1.2%.

Mn:0.4〜1.5%
Mnは、パーライトへの変態温度を低下させ、パーライトラメラー間隔を緻密にする効果があるため、レール内部まで高硬度を維持するために有効な元素である。そのためには、0.4%以上必要であるが、1.5%を超えると、パーライト平衡変態温度を低下させるとともにベイナイトが生成し易くなる。従って、Mn量は0.4〜1.5%とする。
Mn: 0.4-1.5%
Mn is an effective element for maintaining high hardness even inside the rail because it has the effect of lowering the transformation temperature to pearlite and making the pearlite lamellar spacing dense. For that purpose, 0.4% or more is necessary, but when it exceeds 1.5%, the pearlite equilibrium transformation temperature is lowered and bainite is easily formed. Therefore, the amount of Mn is 0.4 to 1.5%.

P:0.035%以下
Pの含有量が0.035%を超えると、延性および靭性を劣化するため、P量は0.035質量%以下とする。好ましくは0.020%以下である。なお、0.001%未満とするには、製鋼コストの増加が余儀なくされることから、0.001%以上の含有は許容される。
P: 0.035% or less If the P content exceeds 0.035%, ductility and toughness deteriorate, so the P content is 0.035% by mass or less. Preferably it is 0.020% or less. In addition, in order to make it less than 0.001%, since the increase in steelmaking cost will be forced, content of 0.001% or more is permitted.

S:0.035%以下
Sの含有量が0.035%を超えると、圧延方向に進展したMnSを形成してレールの延性および靭性が劣化するため、P量は0.035質量%以下とする。好ましくは0.020%以下である。なお、0.0005%未満とするには、製鋼コストの増加が余儀なくされることから、0.0005%以上の含有は許容される。
S: 0.035% or less If the S content exceeds 0.035%, MnS that progresses in the rolling direction is formed and the ductility and toughness of the rail deteriorate, so the P content is 0.035% by mass or less. Preferably it is 0.020% or less. In addition, in order to make it less than 0.0005%, since the increase in steelmaking cost will be forced, containing 0.0005% or more is accept | permitted.

Nb:0.0001〜0.05%
Nbは、基本組成において重要な成分であり、フェライトの生成を抑制し再結晶温度を引き上げる効果を有する。そして、Nb添加による未再結晶温度域の引き上げにより、後述する未再結晶温度域(再結晶温度以下)の圧延を容易とし、延性の向上に寄与する。さらに、炭化物の析出を促進する効果もあり、上記したC量の制限に伴う強度の低下を補うことが可能になる。そのためには、Nb量を0.0001%以上とする必要がある。一方、Nb量が0.05%を超えると、凝固過程で粗大なNb炭窒化物が生成し清浄性を低下させることから、Nbの含有量の上限は0.05%とする。好ましくは、0.001〜0.03%である。
Nb: 0.0001-0.05%
Nb is an important component in the basic composition and has the effect of suppressing the formation of ferrite and raising the recrystallization temperature. And by raising the non-recrystallization temperature range by adding Nb, rolling in the non-recrystallization temperature range (below the recrystallization temperature), which will be described later, is facilitated and contributes to the improvement of ductility. Furthermore, there is an effect of promoting the precipitation of carbides, and it becomes possible to compensate for the decrease in strength due to the limitation of the amount of C described above. For that purpose, it is necessary to make Nb amount 0.0001% or more. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.05%, coarse Nb carbonitrides are generated during the solidification process and the cleanliness is deteriorated, so the upper limit of the Nb content is 0.05%. Preferably, it is 0.001 to 0.03%.

上記した基本成分に加えて、必要に応じて、V:0.1%以下、Cr:1.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下、Mo:1.0%以下およびCa:0.015%以下のうちから選んだ1種または2種以上を含有することができる。各成分の好適添加量は、次のとおりである。   In addition to the basic components described above, V: 0.1% or less, Cr: 1.5% or less, Cu: 1.0% or less, Ni: 1.0% or less, Mo: 1.0% or less, and Ca: 0.015% or less as necessary 1 type or 2 types or more selected from can be contained. The preferred addition amount of each component is as follows.

V:0.1%以下
Vは、VCあるいはVN等を形成してフェライト中に微細に析出し、フェライトの析出強化を通して高強度化に有効な元素である。また、水素のトラップサイトとしても機能し、遅れ破壊を抑制する効果も期待できる。しかし、0.1%を超えての添加は、合金コストの上昇を招く。したがって、Vは0.1%を上限として添加できるものとする。なお、V添加に
よる高強度化や耐遅れ破壊抑制の作用を発現させるためには、Vは0.001%以上含有させ
ることが好ましい。
V: 0.1% or less V is an element that forms VC or VN and precipitates finely in ferrite, and is effective for increasing the strength through precipitation strengthening of ferrite. It also functions as a hydrogen trap site and can be expected to suppress delayed fracture. However, addition exceeding 0.1% causes an increase in alloy cost. Therefore, V can be added with an upper limit of 0.1%. It should be noted that V is preferably contained in an amount of 0.001% or more in order to exhibit the effect of increasing the strength by adding V and suppressing delayed fracture resistance.

Cr:1.5%以下
Crは、パーライトの平衡変態温度を上昇させ、パーライトラメラー間隔の微細化に寄与して硬さや強度を上昇させる。しかし、1.5%を超えてCrを添加すると、溶接欠陥の発生を増加させるとともに、焼入れ性を増加させ、マルテンサイトの生成を促進させる。したがって、Crは1.5%を上限として添加できるものとする。
Cr: 1.5% or less
Cr raises the equilibrium transformation temperature of pearlite and contributes to refinement of the pearlite lamellar spacing, thereby increasing hardness and strength. However, when Cr is added in excess of 1.5%, the occurrence of weld defects is increased, the hardenability is increased, and the formation of martensite is promoted. Therefore, Cr can be added with an upper limit of 1.5%.

Cu:1.0%以下
Cuは、固溶強化によって一層の高強度化を図ることができる元素である。また、脱炭抑制にも効果がある。しかし、1.0%を超えてCuを添加すると、連続鋳造時や圧延時に表面割れが生じ易くなることから、Cuは1.0%を上限として添加できるものとする。
Cu: 1.0% or less
Cu is an element that can be further strengthened by solid solution strengthening. It is also effective in suppressing decarburization. However, if Cu is added in excess of 1.0%, surface cracks are likely to occur during continuous casting or rolling, so Cu can be added up to 1.0%.

Ni:1.0%以下
Niは、靭性や延性を向上させる有効な元素である。また、Cuと複合添加することでCu割れを抑制する有効な元素であるため、Cuを添加する場合はNiを添加することが好ましい。しかし、1.0%を超えてNiを添加すると、焼入れ性を高めマルテンサイトの生成を促進させることから、Niは1.0%を上限として添加できるものとする。
Ni: 1.0% or less
Ni is an effective element that improves toughness and ductility. Moreover, since it is an effective element which suppresses Cu crack by adding together with Cu, when adding Cu, it is preferable to add Ni. However, if Ni is added in an amount exceeding 1.0%, the hardenability is increased and the formation of martensite is promoted, so Ni can be added up to 1.0%.

Mo:1.0%以下
Moは、高強度化に有効な元素であるため必要に応じて添加することができるが、1.0%を超えてMoを添加すると、焼入れ性を高め、その結果としてマルテンサイトが生成するため、靭牲や延性が極端に低下する。そのため、Moを添加する場合には、その含有量の上限を1.0%とする。
Mo: 1.0% or less
Mo is an element effective for increasing the strength, so it can be added as necessary.However, if Mo is added in excess of 1.0%, the hardenability is improved and martensite is formed as a result. Life and ductility are extremely reduced. Therefore, when adding Mo, the upper limit of the content is made 1.0%.

Ca:0.015%以下
Caは、凝固時に鋼中のOおよびSと結合して粒状のオキシサルファイドを形成し、延性や靭性、さらには耐遅れ破壊特性を向上させる作用を有するので添加することができるが、Caを過剰に添加すると鋼の清浄性が劣化するので、Caを添加する場合の上限は0.015%とする。
鋼素材の成分組成において、以上説明した元素以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。
Ca: 0.015% or less
Ca can be added as it combines with O and S in the steel during solidification to form granular oxysulfide, and has the effect of improving ductility, toughness, and delayed fracture resistance. If added to, the cleanliness of the steel deteriorates, so the upper limit when adding Ca is 0.015%.
In the component composition of the steel material, the balance other than the elements described above is Fe and inevitable impurities.

以上の成分組成からなる鋼素材は、高炉、溶銑予備処理、転炉、RH脱ガス等の溶製法プロセスにて成分調整された溶鋼を、連続鋳造法により鋼片としたものが望ましくは用いられる。このようにして鋼片とされた鋼素材に対し、熱間圧延を施してレール形状に成形したのち、冷却を行ってレール製品となる。その際、熱間圧延に先立って前記鋼素材を1200℃以上1330℃以下に加熱することおよび、熱間圧延は、950℃以下の温度域での累積減面率を40%以上、かつ仕上げ温度をレールの頭部で800℃以上および足部で600℃以上とするとともに前記頭部と足部との温度差を200℃以内として行うこと、が肝要である。   The steel material having the above composition is preferably used as a steel slab obtained by continuous casting, with the molten steel adjusted in the blast furnace, hot metal pretreatment, converter, RH degassing, etc. . The steel material thus made into a steel slab is hot-rolled and formed into a rail shape, and then cooled to become a rail product. At that time, prior to hot rolling, the steel material is heated to 1200 ° C or higher and 1330 ° C or lower, and hot rolling has a cumulative area reduction in a temperature range of 950 ° C or lower and a finish temperature It is important that the temperature of the head of the rail is 800 ° C. or higher and the foot is 600 ° C. or higher, and the temperature difference between the head and the foot is within 200 ° C.

[鋼素材加熱温度:1200℃以上1330℃以下]
熱間圧延において、オーステナイト粒を生成させ、かつオーステナイト粒が安定して再結晶を繰り返すためには、添加したNbの固溶を確実に行うことが有利である。そのためには、鋼素材を1200℃以上1330℃以下に加熱してから熱間圧延に供する必要がある。すなわち、加熱温度が1200℃未満では、Nbの固溶が不十分となり未再結晶温度域の上限温度を上昇させる程の固溶NbあるいはNbの微細析出物が得られないので、後述する未再結晶温度域での圧延が困難となり、オーステナイト粒を微細化できず、結果としてレールに十分な延性を付与することができない。一方、加熱温度が1330℃を超えると、素材の溶融が発生し、後述する熱間圧延が困難となる場合がある。したがって、鋼素材の加熱温度は1200℃以上1330℃以下とする。
[Steel material heating temperature: 1200 ℃ to 1330 ℃]
In hot rolling, in order to generate austenite grains and to stably recrystallize the austenite grains, it is advantageous to perform solid solution of the added Nb with certainty. For this purpose, it is necessary to heat the steel material to 1200 ° C. or higher and 1330 ° C. or lower and then subject it to hot rolling. That is, if the heating temperature is less than 1200 ° C., the solid solution of Nb is insufficient, and solid solution Nb or a fine precipitate of Nb that raises the upper limit temperature of the non-recrystallization temperature range cannot be obtained. Rolling in the crystallization temperature range becomes difficult, austenite grains cannot be refined, and as a result, sufficient ductility cannot be imparted to the rail. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1330 ° C., the raw material is melted and hot rolling described later may be difficult. Therefore, the heating temperature of the steel material is set to 1200 ° C or higher and 1330 ° C or lower.

熱間圧延条件
[950℃以下の温度域での累積減面率を40%以上]
未再結晶温度域で熱間圧延を行ってパーライト組織の微細化を安定して実現するには、950℃以下での累積減面率を40%以上とする。なぜなら、累積減面率が40%未満では、パーライト変態前のオーステナイト粒の微細化が不十分となり、結果としてレールの延性を向上することができない。
Hot rolling conditions [cumulative reduction in area in the temperature range below 950 ℃ is 40% or more]
In order to stably realize the refinement of the pearlite structure by performing hot rolling in the non-recrystallization temperature range, the cumulative area reduction rate at 950 ° C. or lower is set to 40% or higher. This is because if the cumulative area reduction is less than 40%, the austenite grains before the pearlite transformation are not sufficiently refined, and as a result, the rail ductility cannot be improved.

ここで、未再結晶温度域は、上述した成分組成であれば950℃以下であればよく、そのため、累積減面率を40%以上とする熱間圧延を950℃以下の温度域で行うものとする。   Here, the non-recrystallization temperature range may be 950 ° C. or less if the component composition is described above, and therefore, hot rolling with a cumulative area reduction rate of 40% or more is performed in a temperature range of 950 ° C. or less. And

また、950℃以下の温度域での累積減面率は、熱間圧延において、950℃以下での圧延を開始直前の被圧延材のレール頭部に相当する部分の断面積をAと熱間圧延終了の段階でのレール頭部の断面積をBとしたとき、
(A−B)/A×100
に従って算出することができる。上記断面積AおよびBは、熱間圧延におけるロール孔型形状と圧下隙パターンを設定することで調整できる。
In addition, the cumulative area reduction in the temperature range of 950 ° C. or lower is the hot area of the cross-sectional area of the portion corresponding to the rail head of the material to be rolled immediately before the start of rolling at 950 ° C. or lower. When the cross-sectional area of the rail head at the end of rolling is B,
(AB) / A × 100
Can be calculated according to The cross-sectional areas A and B can be adjusted by setting a roll hole shape and a reduction gap pattern in hot rolling.

[仕上げ温度:レールの頭部が800℃以上および足部が600℃以上、かつ頭部と足部との温度差が200℃以内]
上記のように、再結晶温度以下の温度域で熱間圧延を行う場合は、レール特有の形状に起因してレールの頭部に比べて足部が低温になり易く、圧延中に割れや傷が発生する、おそれがある。そこで、熱間圧延における仕上げ温度をレールの頭部で800℃以上および足部で600℃以上にする。すなわち、レールの頭部で800℃以上とするのは、初析フェライトや初析セメンタイトの発生を防止し、延性の低下を防止するためであり、足部で600℃以上にするのは、圧延中に足部に傷が発生することを防止するためである。
さらに、頭部と足部との温度差が200℃以内にする必要がある。なぜなら、頭部と足部との温度差が200℃を超えると、温度差にともなうレールの反り量が大きくなり圧延が困難となるためである。
[Finishing temperature: The rail head is 800 ° C or higher, the foot is 600 ° C or higher, and the temperature difference between the head and foot is within 200 ° C]
As mentioned above, when performing hot rolling in the temperature range below the recrystallization temperature, the legs are likely to be colder than the rail head due to the unique shape of the rail, and cracks and scratches during rolling May occur. Therefore, the finishing temperature in hot rolling is set to 800 ° C. or higher at the head of the rail and 600 ° C. or higher at the foot. In other words, the temperature of 800 ° C or higher at the head of the rail is to prevent the generation of pro-eutectoid ferrite and pro-eutectoid cementite and to prevent the ductility from decreasing. This is to prevent the foot from being damaged.
Furthermore, the temperature difference between the head and the foot must be within 200 ° C. This is because if the temperature difference between the head and the foot exceeds 200 ° C., the amount of warping of the rail accompanying the temperature difference becomes large and rolling becomes difficult.

ここで、仕上げ温度を上記に制御するには、例えばレール形状に圧延する際に、粗圧延までを950℃超にて圧延を行い、その後、被圧延材を仕上圧延機の前で待機させる、あるいは、強制冷却することで950℃以下にまで低下させ、その後に仕上圧延機で累積減面率が40%以上となる圧延を施すようにすることが好適である。なお、レールの頭部の断面積が大きく、粗圧延を行った後に950℃まで被圧延材の温度を低下させる際に空冷による冷却では長時間を要する場合には、強制冷却は冷却時間の短縮化のためにミスト冷却を行うことが好ましい。   Here, in order to control the finishing temperature as described above, for example, when rolling into a rail shape, rolling up to rough rolling is performed at over 950 ° C., and then the material to be rolled is waited in front of a finish rolling mill, Or it is suitable to make it reduce to 950 degrees C or less by forced cooling, and to perform the rolling in which a cumulative area reduction rate becomes 40% or more with a finishing mill after that. If the rail head has a large cross-sectional area and the temperature of the material to be rolled is reduced to 950 ° C after rough rolling, cooling with air cooling requires a long time. It is preferable to perform mist cooling for the purpose of conversion.

上記した熱間圧延を経てレール形状に成形したのち冷却して製品となる。この熱間圧延工程までに実現したオーステナイト粒の微細化効果をレール製品におけるパーライト組織の微細化に確実に導くために、冷却条件を制御することが好ましい。すなわち、パーライト変態開始温度以上の温度域から2℃/s以下の冷却速度で500℃以下の温度域まで行うことが好ましい。
まず、冷却開始温度をパーライト変態開始温度以上とすることが好ましいのは、パーライト組織を確実に得るためである。
次に、2℃/s以下の冷却速度とするのは、レールの使用中に割れ起点となるベイナイトやマルテンサイトの生成を抑制するためである。
さらに、冷却停止温度を500℃以下の温度域とするのは、頭部全域にわたりパーライト組織を得るためである。
The product is formed into a rail shape through the above hot rolling and then cooled to become a product. In order to reliably lead the refinement effect of the austenite grains realized up to this hot rolling process to refinement of the pearlite structure in the rail product, it is preferable to control the cooling conditions. That is, it is preferable to carry out from a temperature range above the pearlite transformation start temperature to a temperature range below 500 ° C. at a cooling rate of 2 ° C./s or less.
First, the reason why the cooling start temperature is preferably equal to or higher than the pearlite transformation start temperature is to obtain a pearlite structure with certainty.
Next, the reason why the cooling rate is 2 ° C./s or less is to suppress the generation of bainite and martensite which are crack starting points during use of the rail.
Furthermore, the cooling stop temperature is set to a temperature range of 500 ° C. or lower in order to obtain a pearlite structure over the entire head.

なお、パーライト変態開始温度以上の温度域から500℃以下の温度域までの冷却速度は0.3℃/s以上とすることが好ましい。冷却速度が0.3℃/s未満となると、パーライト変態後にセメンタイトの球状化が生じ、レールの頭部の硬さが低下するためである。   The cooling rate from the temperature range above the pearlite transformation start temperature to the temperature range below 500 ° C. is preferably 0.3 ° C./s or more. This is because when the cooling rate is less than 0.3 ° C./s, spheroidization of cementite occurs after pearlite transformation, and the hardness of the head of the rail decreases.

表1に示す成分組成を有する鋼素材に、表2に示す条件で熱間圧延および冷却を施して、パーライト鋼レールを製造した。なお、冷却はレールの頭部のみに行って、冷却停止後は放冷した。このパーライト鋼レールについて、組織および粒径を調査するとともに、機械的特性を評価した。その結果を表3に示す。   A steel material having the composition shown in Table 1 was hot-rolled and cooled under the conditions shown in Table 2 to produce a pearlite steel rail. In addition, cooling was performed only on the head of the rail, and after cooling was stopped, it was allowed to cool. The pearlite steel rail was examined for structure and particle size, and mechanical properties were evaluated. The results are shown in Table 3.

なお、表2中の仕上げ温度とは、最終圧延ミル入側のレール頭部および足部の側面表層の温度を放射温度計で測定した値を圧延仕上温度として示している。冷却停止温度は、冷却設備出側のレール頭部側面表層の温度を放射温度計で測定した値を冷却停止温度として示している。冷却速度は、冷却開始から冷却停止までの間の温度変化を時間変化で除した値を冷却速度とした。表3中の組織は、光学顕微鏡にて調査した。   In addition, the finishing temperature in Table 2 shows the value which measured the temperature of the side surface layer of the rail head of the entrance of a final rolling mill and the side surface of a foot | leg with the radiation thermometer as rolling finishing temperature. The cooling stop temperature indicates a value obtained by measuring the temperature of the rail head side surface layer on the exit side of the cooling facility with a radiation thermometer as the cooling stop temperature. The cooling rate was defined as a value obtained by dividing the change in temperature from the start of cooling to the stop of cooling by the change in time. The structures in Table 3 were examined with an optical microscope.

また、機械的特性としては、硬さ、降伏点(0.2%耐力)(YP)、引張強さ(TS)および全伸び(El)について、次のとおりに評価した。
(硬さ)
レール頭部の頭頂面を含む部分を切り出し、頭頂面の脱炭層を取り除くために0.3mm深さまでを研磨して除去し、研磨した面についてブリネル硬さを測定した。
As mechanical properties, hardness, yield point (0.2% yield strength) (YP), tensile strength (TS) and total elongation (El) were evaluated as follows.
(Hardness)
A portion including the parietal surface of the rail head portion was cut out and polished to a depth of 0.3 mm to remove a decarburized layer on the parietal surface, and the Brinell hardness was measured on the polished surface.

(降伏点、引張強さおよび全伸び)
図1に示すように、レールの頭部1から、平行部径12.7mmφ、ゲージレングス50.8mmの引張試験片2を採取し、ASTM A370に準拠して引張試験を行い起伏点(0.2%耐力)YP、引張強さTSおよび全伸びElを測定した。
(Yield point, tensile strength and total elongation)
As shown in Fig. 1, a tensile test piece 2 with a parallel part diameter of 12.7mmφ and a gauge length of 50.8mm is taken from the rail head 1 and subjected to a tensile test in accordance with ASTM A370, and the undulation point (0.2% proof stress) YP, tensile strength TS and total elongation El were measured.

さらに、圧延後のレールについて、表面への疵の有無を目視で確認した。疵は、スケール疵の有無、および、足部3(図1参照)表面に存在する欠け落ち疵の有無で評価した。いずれも疵が認められなかった場合を○、それ以外を×として表3中に示した。   Furthermore, about the rail after rolling, the presence or absence of the wrinkle on the surface was confirmed visually. The wrinkles were evaluated by the presence or absence of scale wrinkles and the presence or absence of chipped wrinkles present on the surface of the foot 3 (see FIG. 1). In all cases, the case where no wrinkle was observed was shown in Table 3, and the case where no wrinkle was observed was shown in Table 3.

Figure 0006137043
Figure 0006137043

Figure 0006137043
Figure 0006137043

Figure 0006137043
Figure 0006137043

表3に示した結果から、成分組成あるいは製造条件が外れた比較例では、発明例に対してYP、TS、Elおよび表面疵の発生状態のいずれかが劣っていることがわかる。   From the results shown in Table 3, it can be seen that in the comparative example in which the component composition or manufacturing conditions are out of the range, any of YP, TS, El, and surface flaws is inferior to the inventive example.

1 レールの頭部
2 引張試験片
3 足部
1 Rail head 2 Tensile specimen 3 Foot

Claims (2)

質量%で、
C:0.75〜0.85%、
Si:0.2〜1.2%、
Mn:0.4〜1.5%、
P:0.035%以下、
S:0.035%以下および
Nb:0.001〜0.05%
を含み、残部はFe及び不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に、熱間圧延を施したのち冷却を行ってパーライトレールを製造するに当たり、
前記熱間圧延に先立って前記鋼素材を1200℃以上1330℃以下に加熱すること、
前記熱間圧延は、950℃以下の温度域での累積減面率を40%以上、かつ仕上げ温度をレールの頭部で800℃以上および足部で600℃以上とするとともに前記頭部と足部との温度差を200℃以内として行うことおよび
前記冷却は、パーライト変態開始温度以上の温度域から2℃/s以下の冷却速度で500℃以下の温度域まで行うこと
を特徴とするレールの製造方法。
% By mass
C: 0.75 to 0.85%
Si: 0.2-1.2%
Mn: 0.4-1.5%
P: 0.035% or less,
S: 0.035% or less and
Nb: 0.001 to 0.05%
In order to produce a pearlite rail by cooling after performing hot rolling on the steel material having a component composition of Fe and inevitable impurities,
A child heating the steel material to 1200 ° C. or higher 1330 ° C. or less prior to the hot rolling,
In the hot rolling, the cumulative area reduction in a temperature range of 950 ° C. or lower is set to 40% or higher, the finishing temperature is set to 800 ° C. or higher at the head of the rail, and 600 ° C. or higher at the foot. and that the temperature difference between the parts as within 200 ° C.,
The method of manufacturing a rail, wherein the cooling is performed from a temperature range higher than a pearlite transformation start temperature to a temperature range of 500C or less at a cooling rate of 2C / s or less .
前記鋼素材はさらに、質量%で、
V:0.1%以下、
Cr:1.5%以下、
Cu:1.0%以下、
Ni:1.0%以下、
Mo:1.0%以下および
Ca:0.015%以下
のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のレ−ルの製造方法。
The steel material is further mass%,
V: 0.1% or less,
Cr: 1.5% or less
Cu: 1.0% or less,
Ni: 1.0% or less,
Mo: 1.0% or less and
Ca: 0.015% or less
The method for producing a rail according to claim 1, comprising one or more selected from among the above .
JP2014094208A 2014-04-30 2014-04-30 Rail manufacturing method Active JP6137043B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014094208A JP6137043B2 (en) 2014-04-30 2014-04-30 Rail manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014094208A JP6137043B2 (en) 2014-04-30 2014-04-30 Rail manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015209590A JP2015209590A (en) 2015-11-24
JP6137043B2 true JP6137043B2 (en) 2017-05-31

Family

ID=54612033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014094208A Active JP6137043B2 (en) 2014-04-30 2014-04-30 Rail manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6137043B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021070452A1 (en) * 2019-10-11 2021-04-15 Jfeスチール株式会社 Rail and method for manufacturing same
CN114250349A (en) * 2021-12-09 2022-03-29 邯郸钢铁集团有限责任公司 Method for improving hardness of heat-treated steel rail tread

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0718326A (en) * 1993-06-30 1995-01-20 Nkk Corp Production of highly strong and tough rail by on-line heat treatment
JP2002088449A (en) * 2000-09-18 2002-03-27 Nkk Corp Pearlitic rail
JP4415735B2 (en) * 2004-03-31 2010-02-17 Jfeスチール株式会社 Cooling method of high temperature rail
JP5401762B2 (en) * 2006-03-16 2014-01-29 Jfeスチール株式会社 High-strength pearlite rail with excellent delayed fracture resistance
JP2008013811A (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Nippon Steel Corp Method for manufacturing pearlite-based rail having excellent toughness and ductility
JP5145795B2 (en) * 2006-07-24 2013-02-20 新日鐵住金株式会社 Method for producing pearlitic rails with excellent wear resistance and ductility

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015209590A (en) 2015-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5892289B2 (en) Manufacturing method of pearlite rail
US20190338402A1 (en) Method for manufacturing railway vehicle wheel
JP5327106B2 (en) Press member and manufacturing method thereof
JP6872616B2 (en) Steel materials for pressure vessels with excellent hydrogen-induced cracking resistance and their manufacturing methods
KR101490567B1 (en) High manganese wear resistance steel having excellent weldability and method for manufacturing the same
JP6150008B2 (en) Rail and manufacturing method thereof
JP6583374B2 (en) Abrasion resistant steel sheet and method for producing the abrasion resistant steel sheet
JP5440203B2 (en) Manufacturing method of high carbon hot rolled steel sheet
JP6572952B2 (en) Abrasion resistant steel sheet and method for producing the abrasion resistant steel sheet
JP2021509446A (en) Steel materials for pressure vessels and their manufacturing methods
KR101908818B1 (en) High strength steel having excellent fracture initiation resistance and fracture arrestability in low temperature, and method for manufacturing the same
JP2010168624A (en) Rolled steel material for induction hardening and method for manufacturing the same
JP6583375B2 (en) Abrasion resistant steel sheet and method for producing the abrasion resistant steel sheet
KR20200081486A (en) Steel sections having a thickness of at least 100 millimeters and methods of making them
KR20130046941A (en) High strength steel sheet and method of manufacturing the steel sheet
JP5267306B2 (en) High carbon steel rail manufacturing method
JP5326343B2 (en) Manufacturing method of high internal hardness rail
JP7070697B2 (en) Rails and their manufacturing methods
JP6137043B2 (en) Rail manufacturing method
JP6064515B2 (en) rail
JP2011241468A (en) Rolled steel material for induction hardening and method for manufacturing the same
JP6459955B2 (en) rail
US20240002966A1 (en) Steel for rails and a method of manufacturing of a rail thereof
KR20230091587A (en) ATMOSPERIC CORROSION RESISTANT STEEL HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE IMPACT TOUGHNESS AND YIELD STRENGTH OF 490MPa LEVEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161004

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170417

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6137043

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250