JP6156460B2

JP6156460B2 - Rail cooling method and heat treatment apparatus

Info

Publication number: JP6156460B2
Application number: JP2015163134A
Authority: JP
Inventors: 賢士奥城; 貞則中野; 小林　一貴; 一貴小林; 啓史石川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2035-08-20
Also published as: JP2016049569A

Description

本発明は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールを強制冷却することで高硬度のレールを製造する、レールの冷却方法および熱処理装置に関する。 The present invention relates to a rail cooling method and a heat treatment apparatus for manufacturing a high-hardness rail by forcibly cooling a rail that is hot-rolled or higher than an austenite temperature or a rail that is heated to a temperature higher than an austenite temperature.

耐摩耗性および靱性に優れたレールとして、頭部が微細なパーライト組織からなる高硬度レールが知られている。このような高硬度レールは、一般的に以下の製造方法によって製造される。
まず、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールを、正立した状態で熱処理装置に搬入する。正立した状態とは、レールの頭部が上方、足裏部が下方になった状態をいう。このとき、レールは、例えば１００ｍ程度の圧延長のままの状態、あるいはレール１本あたりの長さが例えば２５ｍ程度の長さに切断（以下では、「鋸断」とも称する。）された状態で熱処理装置へ搬送される。なお、レールが鋸断されてから熱処理装置に搬送される場合、熱処理装置は、鋸断されたレールに応じた長さの複数のゾーンに分割されることもある。 As a rail excellent in wear resistance and toughness, a high-hardness rail having a pearlite structure with a fine head is known. Such a high-hardness rail is generally manufactured by the following manufacturing method.
First, a rail that has been hot-rolled at an austenite region temperature or higher, or a rail that has been heated to an austenite region temperature or higher is carried into a heat treatment apparatus in an upright state. The upright state means a state in which the head of the rail is upward and the sole is downward. At this time, the rail is in a state where the rolling length is, for example, about 100 m, or in a state where the length per rail is, for example, about 25 m (hereinafter also referred to as “saw cutting”). It is conveyed to the heat treatment apparatus. When the rail is sawn and then transferred to the heat treatment apparatus, the heat treatment apparatus may be divided into a plurality of zones having a length corresponding to the sawed rail.

次いで、熱処理装置において、レールの足先部がクランプで拘束され、レールの頭頂部、頭側部、足裏部、さらに必要に応じて腹部が、冷却媒体によって強制冷却される。冷却媒体には、空気、水、ミスト等が用いられる。このようなレールの製造方法では、強制冷却時の温度履歴をコントロールすることにより、レールの内部を含めた頭部全体を微細なパーライト組織とすることができる。ここで、熱処理装置には単一ヘッダまたは複数のヘッダが設けられ、ヘッダから噴射される冷却媒体によってレールが強制冷却される。この際、レール頭部の上面（以下では、「頭頂面」とも称する。）端部は、曲面であり、多方面から冷却媒体が噴射される。このため、頭頂面端部における冷却媒体の流れが複雑になることから、頭頂面端部における冷却の制御が困難となる。また、頭頂面端部は、多方面から冷却されるため、頭頂面中央部や頭側面と比較して冷却速度が一般的に高くなる。 Next, in the heat treatment apparatus, the toe portion of the rail is restrained by a clamp, and the top portion of the rail, the head side portion, the sole portion, and if necessary, the abdomen is forcibly cooled by the cooling medium. Air, water, mist or the like is used as the cooling medium. In such a rail manufacturing method, by controlling the temperature history during forced cooling, the entire head including the inside of the rail can be made into a fine pearlite structure. Here, the heat treatment apparatus is provided with a single header or a plurality of headers, and the rail is forcibly cooled by a cooling medium sprayed from the header. At this time, the upper end (hereinafter also referred to as “head top surface”) end of the rail head is a curved surface, and the cooling medium is ejected from many directions. For this reason, since the flow of the cooling medium at the end of the top surface becomes complicated, it becomes difficult to control the cooling at the end of the top surface. Further, since the end portion of the parietal surface is cooled from many directions, the cooling rate is generally higher than that of the central portion and the side surface of the parietal surface.

一般的に、熱処理中のレールの冷却速度を上昇させると硬度は上昇するが、鋼種によっては冷却速度を過度に上げることによりマルテンサイトやベイナイトといったパーライト以外の靱性が著しく低い組織（以下では、「異常組織」とも称する。）に相変態してしまう場合がある。レールの品質としては、硬度および靱性に優れる必要があることから、この両方の特性の向上を両立させることが求められる。このため、レールにおける熱処理では、高い冷却速度を精度良く制御する必要がある。しかし、レールの頭部を冷却する場合、頭頂面端部と頭頂面中央部とでは、冷却速度が均一になりにくいことから、頭頂面の幅方向において硬度や靱性にばらつきが生じることがあった。このため、レールの頭頂面を幅方向に均一な冷却速度で冷却する技術が求められている。 Generally, increasing the cooling rate of the rail during heat treatment increases the hardness, but depending on the steel type, excessively increasing the cooling rate results in a structure with significantly low toughness other than pearlite such as martensite and bainite (hereinafter referred to as `` It is also referred to as “abnormal tissue”). As the quality of the rail, since it is necessary to be excellent in hardness and toughness, it is required to improve both of these characteristics. For this reason, it is necessary to control a high cooling rate with high precision in the heat treatment in the rail. However, when cooling the head of the rail, the cooling rate is difficult to be uniform at the end of the parietal surface and the central part of the parietal surface, and thus there may be variations in hardness and toughness in the width direction of the parietal surface. . For this reason, a technique for cooling the top surface of the rail in the width direction at a uniform cooling rate is required.

例えば、特許文献１には、レールの頭頂面を幅方向に均一に冷却する方法として、頭頂面端部を誘導加熱装置によって加熱させつつ、冷却媒体による熱処理を行う方法が開示されている。
また、特許文献２には、レールのゲージコーナー部（頭頂面端部）の過冷却を防止することを目的として、頭頂面冷却用ヘッダと頭側面冷却用ヘッダによりレールを冷却するに当たり、ゲージコーナー部に冷却媒体を当てないようにする方法が開示されている。
さらに、特許文献３には、頭頂面冷却用ヘッダおよび頭側面冷却用ヘッダのレールよりの距離を制御することにより、頭頂部中央とゲージコーナー部を所望の硬度にできる方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method of performing a heat treatment with a cooling medium while heating an end of the top surface of the rail with an induction heating device as a method of uniformly cooling the top surface of the rail in the width direction.
Further, Patent Document 2 discloses that a gauge corner is used to cool a rail by a head surface cooling header and a head side surface cooling header for the purpose of preventing overcooling of the gauge corner portion (end portion of the top surface) of the rail. A method is disclosed in which no cooling medium is applied to the part.
Further, Patent Document 3 discloses a method in which the center of the top and the gauge corner can be set to a desired hardness by controlling the distance from the rails of the head surface cooling header and the head side surface cooling header.

特開昭５７−１３７４２５号公報JP-A-57-137425 特開平０２−００７３７１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-007371 特開昭６４−０８７７１９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 64-087719

しかし、特許文献１に記載の方法では、設備を設けるための多額の設備投資が必要であり、さらにランニングコストも非常に高くなるため、好ましくない。
また、特許文献２に記載の方法では、頭頂面端部の冷却を排気流のみで行うが、直接冷却媒体を噴射する場合と比較し、排気流の冷却効果は小さく、ＨＶ３９５以上の高硬度を得るためには、冷却効果が不十分であった。冷却能力の低い排気流のみで高い冷却速度を出すためには、排気流の噴射量を増加させる必要があり、この場合、排気流が直接噴射される位置の冷却速度が過度に上昇し、ベイナイトやマルテンサイトといった靱性や硬度の低い異常組織へと相変化するために好ましくない。 However, the method described in Patent Document 1 is not preferable because it requires a large amount of capital investment for providing the equipment and the running cost becomes very high.
Further, in the method described in Patent Document 2, the end of the top surface is cooled only by the exhaust flow, but the cooling effect of the exhaust flow is small as compared with the case of directly injecting the cooling medium, and a high hardness of HV395 or higher is achieved. In order to obtain, the cooling effect was insufficient. In order to achieve a high cooling rate only with an exhaust flow having a low cooling capacity, it is necessary to increase the injection amount of the exhaust flow. In this case, the cooling rate at the position where the exhaust flow is directly injected increases excessively, and the bainite It is not preferable because it changes into an abnormal structure with low toughness and hardness such as martensite and martensite.

さらに、特許文献３に記載の方法では、頭頂面の幅方向（中央部、端部）を均一な硬度にすることが可能であるが、硬度を制御するために頭頂ヘッダまたは頭側ヘッダのいずれか一方の距離を離す必要がある。このため、頭部全体の冷却能力が低下することとなる。頭部全体の冷却能力が低くなると、頭頂面中央部および端部以外の部位となる頭部の内部や顎下面などでは、硬度が低下することとなるため、好ましくない。
そこで、本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、投資コストやランニングコストを抑制しながらも、レールの頭頂面中央部と頭頂面端部との冷却速度を均一にすることができる、レールの冷却方法および熱処理装置を提供することを目的としている。 Furthermore, in the method described in Patent Document 3, it is possible to make the width direction (central part, end part) of the parietal surface uniform, but either the parietal header or the parietal header is used to control the hardness. It is necessary to increase the distance between them. For this reason, the cooling capacity of the whole head will fall. If the cooling capacity of the entire head is lowered, the hardness is reduced in the inside of the head, the lower surface of the chin, and the like, which are portions other than the central portion and the end of the top surface.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and it is possible to make the cooling rate uniform between the central portion of the top surface of the rail and the end portion of the top surface while suppressing the investment cost and the running cost. An object of the present invention is to provide a rail cooling method and a heat treatment apparatus that can be used.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るレールの冷却方法は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールの少なくとも頭部に冷却媒体を噴射することで、レールを強制冷却する際に、レールの頭頂面端部へ冷却媒体を一方向からのみ直接噴射することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係るレールの熱処理装置は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレールの少なくとも頭部に冷却媒体を噴射することで、レールを強制冷却する冷却手段を備え、冷却手段は、レールの頭頂面端部へ冷却媒体を一方向からのみ直接噴射することを特徴とするレールの熱処理装置。 In order to achieve the above object, a rail cooling method according to an aspect of the present invention includes a hot-rolled rail having a temperature higher than an austenite region temperature, or a cooling medium on at least a head of a rail heated to a temperature higher than an austenite region. When the rail is forcibly cooled, the cooling medium is directly injected only from one direction to the end of the top surface of the rail.
Further, the rail heat treatment apparatus according to one aspect of the present invention, by injecting a cooling medium to at least the head of the rail that has been hot-rolled to the austenite region temperature or higher, or the rail that has been heated to the austenite region temperature or higher, A rail heat treatment apparatus comprising cooling means for forcibly cooling the rail, wherein the cooling means directly injects the cooling medium from only one direction to the end of the top surface of the rail.

本発明に係るレールの冷却方法および熱処理装置によれば、投資コストやランニングコストを抑制しながらも、レールの頭頂面中央部と頭頂面端部との冷却速度を均一にすることができる。 According to the rail cooling method and heat treatment apparatus of the present invention, it is possible to make the cooling rate uniform between the central portion of the top surface of the rail and the end portion of the top surface while suppressing the investment cost and the running cost.

本発明の第１実施形態に係る熱処理装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heat processing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 熱処理装置の一部を示す側面図である。It is a side view which shows a part of heat processing apparatus. レールの各部位を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each site | part of a rail. 第１実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the heat processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the heat processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 実施例で用いた熱処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the heat processing apparatus used in the Example.

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
［熱処理装置の構成］
はじめに、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態における熱処理装置２について説明する。熱処理装置２は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール１、またはオーステナイト域温度以上に加熱されたレール１を強制冷却する装置であり、熱間圧延ラインの下流側、またはレールを加熱する加熱装置の下流側に連続して設けられる。図２に示すように、レール１は、長手方向がｘ−ｙ平面に垂直なｚ軸方向に平行になるように配される。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
[Configuration of heat treatment equipment]
First, the heat treatment apparatus 2 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The heat treatment apparatus 2 is an apparatus that forcibly cools the rail 1 that has been hot-rolled to the austenite region temperature or higher, or the rail 1 that has been heated to the austenite region temperature or higher, and heats the rail on the downstream side of the hot rolling line. It is continuously provided on the downstream side of the heating device. As shown in FIG. 2, the rail 1 is arranged so that the longitudinal direction is parallel to the z-axis direction perpendicular to the xy plane.

熱処理装置２は、図１および図２に示すように、頭頂ヘッダ２０と、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂと、足裏ヘッダ２２と、支持拘束部２３ａ，２３ｂと、第１温度計２４ａと、第２温度計２４ｂと、制御部２５とを有する。ここで、図２および図３に示すように、レール１は、頭部１１と、腹部１２と、足部１３とからなり、頭部１１がｙ軸正方向側である上方および足部１３がｙ軸負方向側である下方に配された状態で熱処理装置２に搬入される。また、図３に示すように、頭部１１の表面は、頭頂面中央部１１ａ、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃ、頭側面１１ｄ，１１ｅ、および顎下面１１ｆ，１１ｇからなる。足部１３は、ｙ軸負方向側の端部に足裏面１３ａを有する。なお、以下の説明では、頭頂面中央部１１ａおよび頭頂面端部１１ｂ，１１ｃで示される領域を頭頂面という。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heat treatment apparatus 2 includes a parietal header 20, head-side headers 21 a and 21 b, a foot header 22, support restraint portions 23 a and 23 b, a first thermometer 24 a, Two thermometers 24b and a control unit 25 are provided. Here, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the rail 1 includes a head portion 11, an abdomen portion 12, and a foot portion 13, and the upper portion and the foot portion 13 in which the head portion 11 is on the y-axis positive direction side. It is carried into the heat treatment apparatus 2 in a state of being arranged below the y-axis negative direction side. Moreover, as shown in FIG. 3, the surface of the head 11 is composed of a parietal surface central portion 11a, parietal surface end portions 11b and 11c, head side surfaces 11d and 11e, and chin lower surfaces 11f and 11g. The foot 13 has a foot back surface 13a at the end on the y-axis negative direction side. In the following description, a region indicated by the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c is referred to as a parietal surface.

熱処理装置２は、ｚ軸方向に延在して設けられ、レール１の長さに応じて、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂ、足裏ヘッダ２２および支持拘束部２３ａ，２３ｂが少なくとも一つずつ設けられる。なお、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂ、足裏ヘッダ２２および支持拘束部２３ａ，２３ｂが複数設けられる場合、複数の頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂ、足裏ヘッダ２２および支持拘束部２３ａ，２３ｂは、それぞれｚ軸方向に並んで設けられる。
頭頂ヘッダ２０は、頭頂多孔板ノズル２０１を有し、頭頂多孔板ノズル２０１からレール１の頭頂面中央部１１ａおよび頭頂面端部１１ｂ，１１ｃのｘ軸方向全長に冷却媒体を噴射することで頭部１１を強制冷却する冷却手段である。冷却媒体には、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。また、頭頂ヘッダ２０は、頭頂多孔板ノズル２０１がレール１の頭頂面中央部１１ａに対向して配される。 The heat treatment apparatus 2 is provided so as to extend in the z-axis direction. According to the length of the rail 1, at least one head header 20, head-side headers 21a and 21b, sole header 22 and support restraint portions 23a and 23b are provided. It is provided one by one. When a plurality of the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, the sole header 22 and the support restraint portions 23a and 23b are provided, the plurality of parietal headers 20, the head side headers 21a and 21b, the sole header 22 and the support restraint The parts 23a and 23b are provided side by side in the z-axis direction.
The parietal header 20 has a parietal perforated plate nozzle 201 and jets a cooling medium from the parietal perforated plate nozzle 201 to the entire length in the x-axis direction of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c of the rail 1. It is a cooling means for forcibly cooling the portion 11. Air, spray water, mist, or the like is used as the cooling medium. Further, the parietal header 20 is arranged such that the parietal perforated plate nozzle 201 faces the central part 11 a of the parietal surface of the rail 1.

頭頂多孔板ノズル２０１は、ｘ軸方向およびｚ軸方向にそれぞれ並んで設けられる複数のノズル孔２０２を有する。ノズル孔２０２は、頭頂面中央部１１ａおよび頭頂面端部１１ｂ，１１ｃに冷却媒体を直接噴射できるように形成される。図４に示す断面視の一例では、ノズル孔２０２は、ｘ軸方向に並んで複数孔（例えば、６孔）設けられる。このうち、ｘ軸方向中央側の孔（例えば、ｘ軸方向中央側の４孔）は頭頂面中央部１１ａと対向して形成され、またｘ軸方向両端側の孔（例えば、ｘ軸方向両端側の２孔）は頭頂面端部１１ｂ，１１ｃと対向して形成される。ノズル孔２０２は、ｘ軸方向中央側の孔が対向した頭頂面中央部１１ａ、およびｘ軸方向両端側の孔が対向した頭頂面端部１１ｂ，１１ｃに冷却媒体を直接噴射する。 The perforated perforated plate nozzle 201 has a plurality of nozzle holes 202 provided side by side in the x-axis direction and the z-axis direction, respectively. The nozzle hole 202 is formed so that the cooling medium can be directly injected into the top surface center portion 11a and the top surface end portions 11b and 11c. In an example of a sectional view shown in FIG. 4, the nozzle holes 202 are provided with a plurality of holes (for example, six holes) aligned in the x-axis direction. Among these holes, the holes on the center side in the x-axis direction (for example, four holes on the center side in the x-axis direction) are formed to face the top surface center portion 11a, and the holes on both ends in the x-axis direction (for example, both ends in the x-axis direction) 2 holes on the side) are formed to face the top surface end portions 11b and 11c. The nozzle hole 202 directly injects the cooling medium to the parietal surface center portion 11a facing the hole on the x-axis direction center side and the parietal surface end portions 11b and 11c facing the holes on both ends of the x-axis direction.

頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂは、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂをそれぞれ有し、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂからレール１の頭側面１１ｄ，１１ｅおよび顎下面１１ｆ，１１ｇのｙ軸方向全長に冷却媒体を噴射することで頭部１１を冷却する冷却手段である。冷却媒体には、頭頂ヘッダ２０と同様に、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂは、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂがレール１の頭側面１１ｄ，１１ｅにそれぞれ対向して配される。 The head-side headers 21a and 21b have head-side perforated plate nozzles 211a and 211b, respectively, and extend from the head-side perforated plate nozzles 211a and 211b to the full length in the y-axis direction of the head side surfaces 11d and 11e of the rail 1 and the lower jaw surfaces 11f and 11g. This is a cooling means for cooling the head 11 by injecting a cooling medium. As with the top header 20, air, spray water, mist, and the like are used as the cooling medium. The head-side headers 21a and 21b are arranged such that the head-side perforated plate nozzles 211a and 211b face the head side surfaces 11d and 11e of the rail 1, respectively.

頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂは、ｙ軸方向およびｚ軸方向にそれぞれ並んで設けられる複数のノズル孔２１２を有する。ノズル孔２１２は、頭側面１１ｄ，１１ｅおよび顎下面１１ｆ，１１ｇに冷却媒体を直接噴射できるように形成される。図４に示す断面視の一例では、ノズル孔２１２は、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂにｙ軸方向に並んで４孔ずつ設けられる。また、ノズル孔２１２は、頭側面１１ｄ，１１ｅおよび顎下面１１ｆ，１１ｇと対向して形成され、頭側面１１ｄ，１１ｅおよび顎下面１１ｆ，１１ｇに冷却媒体を直接噴射する。なお、第１実施形態において、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂは、冷却媒体を頭頂面端部１１ｂ，１１ｃに冷却媒体を直接噴射しない。具体的には、ｙ軸正方向端の最上部のノズル孔２１２は、噴射される冷却媒体が、頭頂面の上端から下方へ少なくとも５ｍｍの範囲には直接あたらない位置に配される。
上記のように、第１実施形態では、頭部１１を冷却する冷却手段である頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂは、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃに対して、頭頂ヘッダ２０のみから冷却媒体を噴射させる。 The head side porous plate nozzles 211a and 211b have a plurality of nozzle holes 212 provided side by side in the y-axis direction and the z-axis direction, respectively. The nozzle hole 212 is formed so that the cooling medium can be directly injected to the head side surfaces 11d and 11e and the lower jaw surfaces 11f and 11g. In the example of the cross-sectional view shown in FIG. 4, four nozzle holes 212 are provided in the head-side perforated plate nozzles 211a and 211b in the y-axis direction. The nozzle hole 212 is formed to face the head side surfaces 11d and 11e and the lower jaw surfaces 11f and 11g, and directly injects the cooling medium onto the head side surfaces 11d and 11e and the lower jaw surfaces 11f and 11g. In the first embodiment, the head-side perforated plate nozzles 211a and 211b do not inject the cooling medium directly onto the top surface end portions 11b and 11c. Specifically, the uppermost nozzle hole 212 at the y-axis positive direction end is arranged at a position where the cooling medium to be sprayed does not directly fall in the range of at least 5 mm downward from the upper end of the top surface.
As described above, in the first embodiment, the parietal header 20 and the parietal headers 21a and 21b, which are cooling means for cooling the head 11, are cooled only from the parietal header 20 with respect to the parietal surface ends 11b and 11c. The medium is jetted.

足裏ヘッダ２２は、足裏多孔板ノズル２２１を有し、足裏多孔板ノズル２２１からレール１の足裏面１３ａの全長に冷却媒体を噴射することで足部１３を冷却する冷却手段である。冷却媒体には、頭頂ヘッダ２０と同様に、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。足裏ヘッダ２２は、足裏多孔板ノズル２２１がレール１の足裏面１３ａに対向して配される。足裏多孔板ノズル２２１は、冷却媒体を噴射する複数のノズル孔が設けられた部材であり、複数のノズル孔がｘ軸方向およびｚ軸方向にそれぞれ並んで設けられる。
また、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂおよび足裏ヘッダ２２は、流調弁が設けられた不図示の搬送管を介して冷却媒体供給装置に接続される。冷却媒体は、後述する制御部２６の指示に基づいて流調弁が調整されることで、噴射量が調整される。 The sole header 22 has a sole perforated plate nozzle 221, and is a cooling means that cools the foot portion 13 by spraying a cooling medium from the sole perforated plate nozzle 221 to the entire length of the bottom surface 13 a of the rail 1. As with the top header 20, air, spray water, mist, and the like are used as the cooling medium. The sole header 22 is disposed such that the sole porous plate nozzle 221 faces the sole surface 13 a of the rail 1. The sole perforated plate nozzle 221 is a member provided with a plurality of nozzle holes for injecting a cooling medium, and the plurality of nozzle holes are provided side by side in the x-axis direction and the z-axis direction, respectively.
Moreover, the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, and the sole header 22 are connected to a cooling medium supply device via a conveyance pipe (not shown) provided with a flow control valve. The injection amount of the cooling medium is adjusted by adjusting the flow control valve based on an instruction from the control unit 26 described later.

支持拘束部２３ａ，２３ｂは、足部１３のｘ軸方向の両端部をそれぞれ挟持することでレール１を支持および拘束する装置である。支持拘束部２３ａ，２３ｂは、例えばレール１の長手方向の全長に渡って数ｍずつ離隔して複数設けられる。
第１温度計２４ａは、放射温度計等の非接触型の温度計であり、頭頂面中央部１１ａの少なくとも一か所の表面温度を測定する。第１温度計２４ａは、頭頂面中央部１１ａの表面温度の測定結果を制御部２５へ送信する。 The support restraint portions 23a and 23b are devices that support and restrain the rail 1 by sandwiching both end portions of the foot portion 13 in the x-axis direction. A plurality of support restraint portions 23 a and 23 b are provided, for example, separated by several meters over the entire length of the rail 1 in the longitudinal direction.
The first thermometer 24a is a non-contact type thermometer such as a radiation thermometer, and measures the surface temperature of at least one portion of the top surface central portion 11a. The first thermometer 24 a transmits the measurement result of the surface temperature of the top surface central portion 11 a to the control unit 25.

第２温度計２４ｂは、第１温度計２４ａと同様に非接触型の温度計であり、いずれか一方の頭頂面端部１１ｂ，１１ｃの少なくとも一か所の表面温度を測定する。第２温度計２４ｂは、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃの表面温度の測定結果を制御部２５へ送信する。
制御部２５は、第１温度計２４ａおよび第２温度計２４ｂの測定結果に基づいて、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂ、および足裏ヘッダ２２にそれぞれ接続された搬送管の流調弁を制御し、冷却媒体の噴射量を調整することで、レール１の冷却速度を調整する。
また、熱処理装置２は、不図示のオシレーション機構を有する。オシレーション機構は、支持拘束部２３ａ，２３ｂに設けられ、支持拘束部２３ａ，２３ｂをレール１の長手方向にオシレーション（往復動作）させる。このため、支持拘束部２３ａ，２３ｂにレール１が拘束された状態で、オシレーション機構が作動することで、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂおよび足裏ヘッダ２２に対してレール１が往復移動する。 The second thermometer 24b is a non-contact type thermometer like the first thermometer 24a, and measures the surface temperature of at least one of the top surface end portions 11b and 11c. The second thermometer 24 b transmits the measurement result of the surface temperature of the top surface end portions 11 b and 11 c to the control unit 25.
Based on the measurement results of the first thermometer 24a and the second thermometer 24b, the control unit 25 controls the flow of the transport pipes connected to the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, and the sole header 22, respectively. And the cooling rate of the rail 1 is adjusted by adjusting the injection amount of the cooling medium.
The heat treatment apparatus 2 has an oscillation mechanism (not shown). The oscillation mechanism is provided in the support restraint portions 23 a and 23 b and causes the support restraint portions 23 a and 23 b to oscillate (reciprocate) in the longitudinal direction of the rail 1. For this reason, the rail 1 reciprocates with respect to the parietal header 20, the head side headers 21a, 21b, and the foot header 22 by operating the oscillation mechanism in a state where the rail 1 is constrained by the support restraint portions 23a, 23b. Moving.

［レールの冷却方法］
次に、本発明の第１実施形態に係るレールの冷却方法を用いたレール１の製造方法について説明する。第１実施形態に係るレールの製造方法では、まず、熱間圧延されたレール１、または加熱されたレール１が熱処理装置２に搬送される。熱間圧延されたレール１を用いる際には、予め鋼素材が加熱炉等で所定の温度まで加熱された後に、熱間圧延されることでレール１の形状に圧延加工される。一方、加熱されたレール１を用いる際には、予め、加熱炉や加熱装置等を用いてレール１が所定の温度まで加熱される。なお、所定の温度は、上記いずれの場合においても、頭部１１の表面温度が、熱処理装置２による強制冷却の開始時において、オーステナイト域温度以上となる温度である。
レール１を熱処理装置２に搬送した後、レール１は、足部１３が支持拘束部２３ａ，２３ｂに挟持されることで、熱処理装置２に支持・拘束される。
次いで、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂおよび足裏ヘッダ２２から冷却媒体が噴射されることで、強制冷却が開始される。強制冷却の開始時点におけるレール１の頭部１１の表面温度は、オーステナイト域温度以上である。 [Rail cooling method]
Next, a method for manufacturing the rail 1 using the rail cooling method according to the first embodiment of the present invention will be described. In the rail manufacturing method according to the first embodiment, first, the hot-rolled rail 1 or the heated rail 1 is conveyed to the heat treatment apparatus 2. When the hot-rolled rail 1 is used, the steel material is heated to a predetermined temperature in a heating furnace in advance and then hot-rolled to be rolled into the shape of the rail 1. On the other hand, when the heated rail 1 is used, the rail 1 is heated to a predetermined temperature in advance using a heating furnace, a heating device, or the like. In any case, the predetermined temperature is a temperature at which the surface temperature of the head 11 becomes equal to or higher than the austenite temperature at the start of forced cooling by the heat treatment apparatus 2.
After the rail 1 is transported to the heat treatment apparatus 2, the rail 1 is supported and restrained by the heat treatment apparatus 2 by the foot 13 being sandwiched between the support restraint portions 23 a and 23 b.
Next, forced cooling is started by injecting a cooling medium from the parietal header 20, the head side headers 21 a and 21 b, and the sole header 22. The surface temperature of the head 11 of the rail 1 at the start of forced cooling is equal to or higher than the austenite region temperature.

また、レール１は、少なくとも頭頂面の表層組織がパーライト組織となる温度履歴で強制冷却される。この際、制御部２５は、少なくとも頭部１１の表層組織がパーライト組織となるように、流調弁を制御し、レール１の冷却速度および強制冷却時間を調整することで温度履歴を調整する。具体的には、制御部２５は、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂから予め設定された噴射量で冷却媒体を噴射させ、さらに第１温度計２４ａおよび第２温度計２４ｂの測定結果から、頭頂面中央部１１ａおよび頭頂面端部１１ｂ，１１ｃの冷却速度を算出する。次いで、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃの冷却速度が目標とする冷却速度となるように頭頂ヘッダ２０から噴射される冷却媒体の噴射量を調整する。なお、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂから噴射される冷却媒体の噴射量は、頭部１１内部の硬度が必要とする硬度となる冷却速度に基づいて設定される。なお、パーライト組織となる温度履歴の一例として、例えば、レール１の頭頂面端部１１ｂ，１１ｃは、強制冷却を開始時の頭頂面の表面温度が９００℃である場合、３℃／秒の平均冷却速度で、１８０秒間強制冷却される。 Further, the rail 1 is forcibly cooled with a temperature history in which at least the surface layer structure of the top surface becomes a pearlite structure. At this time, the control unit 25 controls the flow control valve so that at least the surface layer structure of the head 11 becomes a pearlite structure, and adjusts the cooling history and the forced cooling time of the rail 1 to adjust the temperature history. Specifically, the control unit 25 causes the cooling medium to be injected from the head-side headers 21a and 21b with a preset injection amount, and further from the measurement results of the first thermometer 24a and the second thermometer 24b, The cooling rate of the part 11a and the top surface end parts 11b and 11c is calculated. Next, the injection amount of the cooling medium injected from the top header 20 is adjusted so that the cooling speed of the top surface end portions 11b and 11c becomes the target cooling speed. In addition, the injection amount of the cooling medium injected from the head-side headers 21a and 21b is set based on the cooling rate at which the hardness inside the head 11 is required. In addition, as an example of the temperature history which becomes a pearlite structure, for example, the top surface end portions 11b and 11c of the rail 1 have an average of 3 ° C./second when the surface temperature of the top surface at the start of forced cooling is 900 ° C. The forced cooling is performed at the cooling rate for 180 seconds.

また、制御部２５は、足裏ヘッダ２２における冷却媒体の噴射量、噴射圧等の噴射条件が、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの噴射条件と同じになるように、足裏ヘッダ２２に接続された流調弁を制御する。また、足裏ヘッダ２２の噴射距離は、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの噴射距離と同じである。
レール１を強制冷却した後、レール１は、支持拘束部２３ａ，２３ｂによる足部１３の拘束が解除され、次工程となる冷却床へと搬送される。
次いで、レール１は、冷却床にて自然放冷またはファンによる冷却によって、正立状態または倒立状態で２００℃以下程度まで冷却される。
ここで、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃには、頭頂ヘッダ２０から噴射される冷却媒体のみが直接あたり、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂから噴射される冷却媒体は直接あたらない。つまり、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃへの冷却媒体は、一方向からのみ直接噴射される。このため、頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの両方から頭頂面端部１１ｂ，１１ｃへ冷却媒体を噴射する場合に比べ、頭頂面中央部１１ａと頭頂面端部１１ｂ，１１ｃとの冷却速度を均一にすることができる。 The control unit 25 is connected to the sole header 22 so that the injection conditions such as the injection amount of the cooling medium and the injection pressure in the sole header 22 are the same as the injection conditions of the head headers 21a and 21b. Control the flow control valve. The spray distance of the foot header 22 is the same as the spray distance of the head headers 21a and 21b.
After the rail 1 is forcibly cooled, the rail 1 is released from the restraint of the foot 13 by the support restraint portions 23a and 23b, and is transported to the cooling floor as the next step.
Next, the rail 1 is cooled to about 200 ° C. or less in an upright state or an inverted state by natural cooling or cooling by a fan on the cooling floor.
Here, only the cooling medium ejected from the parietal header 20 directly hits the parietal surface end portions 11b and 11c, and the cooling medium ejected from the head-side headers 21a and 21b does not directly hit. That is, the cooling medium to the top surface end portions 11b and 11c is directly injected only from one direction. For this reason, compared with the case where a cooling medium is injected from both the parietal header 20 and the head-side headers 21a and 21b to the parietal surface ends 11b and 11c, the cooling rate of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface ends 11b and 11c. Can be made uniform.

＜第２実施形態＞
［熱処理装置の構成］
次に、図１〜図３、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るレール１の熱処理装置２について説明する。第２実施形態に係る熱処理装置２は、頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの構成が第１実施形態と異なるが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。すなわち、第２実施形態に係る熱処理装置２は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール１、またはオーステナイト域温度以上に加熱されたレール１を強制冷却する装置であり、熱間圧延ラインの下流側、またはレールを加熱する加熱装置の下流側に連続して設けられる。 Second Embodiment
[Configuration of heat treatment equipment]
Next, with reference to FIGS. 1-3, FIG. 5, the heat processing apparatus 2 of the rail 1 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The heat treatment apparatus 2 according to the second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the crown header 20 and the head-side headers 21a and 21b, but the other configurations are the same as those in the first embodiment. That is, the heat treatment apparatus 2 according to the second embodiment is an apparatus that forcibly cools the rail 1 that has been hot-rolled to the austenite region temperature or higher, or the rail 1 that has been heated to the austenite region temperature or higher. It is continuously provided on the downstream side or the downstream side of the heating device for heating the rail.

図１および図２に示すように、熱処理装置２は、頭頂ヘッダ２０と、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂと、足裏ヘッダ２２と、支持拘束部２３ａ，２３ｂと、第１温度計２４ａと、第２温度計２４ｂと、制御部２５とを有する。また、熱処理装置２は、ｚ軸方向に延在して設けられ、レール１の長さに応じて、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂ、足裏ヘッダ２２および支持拘束部２３ａ，２３ｂが少なくとも一つずつ設けられる。なお、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂ、足裏ヘッダ２２および支持拘束部２３ａ，２３ｂが複数設けられる場合、複数の頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂ、足裏ヘッダ２２および支持拘束部２３ａ，２３ｂは、それぞれｚ軸方向に並んで設けられる。
頭頂ヘッダ２０は、頭頂多孔板ノズル２０１を有し、頭頂多孔板ノズル２０１からレール１の頭頂面中央部１１ａのｘ軸方向全長に冷却媒体を噴射することで頭部１１を強制冷却する冷却手段である。冷却媒体には、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。頭頂ヘッダ２０は、頭頂多孔板ノズル２０１がレール１の頭頂面中央部１１ａに対向して配される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heat treatment apparatus 2 includes a parietal header 20, head headers 21a and 21b, a foot header 22, support restraint portions 23a and 23b, a first thermometer 24a, Two thermometers 24b and a control unit 25 are provided. Further, the heat treatment apparatus 2 is provided extending in the z-axis direction, and the head header 20, head headers 21a and 21b, the foot header 22 and the support restraint portions 23a and 23b are provided according to the length of the rail 1. At least one is provided. When a plurality of the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, the sole header 22 and the support restraint portions 23a and 23b are provided, the plurality of parietal headers 20, the head side headers 21a and 21b, the sole header 22 and the support restraint The parts 23a and 23b are provided side by side in the z-axis direction.
The parietal header 20 has a parietal perforated plate nozzle 201, and a cooling means for forcibly cooling the head 11 by injecting a cooling medium from the parietal perforated plate nozzle 201 to the entire length in the x-axis direction of the central portion 11a of the top surface of the rail 1 It is. Air, spray water, mist, or the like is used as the cooling medium. The parietal header 20 is arranged such that the parietal perforated plate nozzle 201 faces the central part 11 a of the parietal surface of the rail 1.

頭頂多孔板ノズル２０１は、ｘ軸方向およびｚ軸方向にそれぞれ並んで設けられる複数のノズル孔２０２を有する。ノズル孔２０２は、頭頂面中央部１１ａに冷却媒体を直接噴射できるように形成される。図５に示す断面視の一例では、ノズル孔２０２は、ｘ軸方向に並んで複数孔（例えば、５孔）設けられ、頭頂面中央部１１ａと対向して形成される。ノズル孔２０２は、対向した頭頂面中央部１１ａに冷却媒体を直接噴射する。なお、第２実施形態において、頭頂多孔板ノズル２０１は、冷却媒体を頭頂面端部１１ｂ，１１ｃに直接噴射しない。具体的には、ｘ軸方向両端のノズル孔２０２は、噴射される冷却媒体が、頭頂面の幅方向の両端から内側へ少なくとも５ｍｍの範囲に直接あたらない位置に配される。 The perforated perforated plate nozzle 201 has a plurality of nozzle holes 202 provided side by side in the x-axis direction and the z-axis direction, respectively. The nozzle hole 202 is formed so that a cooling medium can be directly injected into the top surface center portion 11a. In an example of a cross-sectional view shown in FIG. 5, the nozzle holes 202 are provided in a plurality of holes (for example, 5 holes) aligned in the x-axis direction, and are formed to face the top surface central portion 11a. The nozzle hole 202 directly injects the cooling medium to the opposite center portion 11a of the top surface. In the second embodiment, the perforated perforated plate nozzle 201 does not directly inject the cooling medium onto the top surface end portions 11b and 11c. Specifically, the nozzle holes 202 at both ends in the x-axis direction are disposed at positions where the jetted cooling medium does not directly hit the range of at least 5 mm inward from both ends in the width direction of the top surface.

頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂは、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂをそれぞれ有し、頭側多孔板ノズル２１１からレール１の頭頂面端部１１ｂ，１１ｃ、頭側面１１ｄ，１１ｅおよび顎下面１１ｆ，１１ｇのｙ軸方向全長に冷却媒体を噴射することで頭部１１を冷却する冷却手段である。冷却媒体には、頭頂ヘッダ２０と同様に、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂは、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂがレール１の頭側面１１ｄ，１１ｅにそれぞれ対向して配される。
頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂは、ｙ軸方向およびｚ軸方向にそれぞれ並んで設けられる複数のノズル孔２１２を有する。ノズル孔２１２は、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃ、頭側面１１ｄ，１１ｅおよび顎下面１１ｆ，１１ｇに冷却媒体を直接噴射可能に形成される。図５に示す断面視の一例では、ノズル孔２１２は、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂにｙ軸方向に並んで複数孔（例えば、６孔）ずつ設けられる。また、ノズル孔２１２は、頭側面１１ｄ，１１ｅおよび顎下面１１ｆ，１１ｇと対向して形成され、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃ、頭側面１１ｄ，１１ｅおよび顎下面１１ｆ，１１ｇに冷却媒体を直接噴射する。 The head-side headers 21a and 21b have head-side perforated plate nozzles 211a and 211b, respectively, from the head-side perforated plate nozzle 211 to the top surface end portions 11b and 11c of the rail 1, the head side surfaces 11d and 11e, and the chin lower surfaces 11f and 11g. It is a cooling means which cools the head 11 by injecting a cooling medium to the full y-axis direction full length. As with the top header 20, air, spray water, mist, and the like are used as the cooling medium. The head-side headers 21a and 21b are arranged such that the head-side perforated plate nozzles 211a and 211b face the head side surfaces 11d and 11e of the rail 1, respectively.
The head side porous plate nozzles 211a and 211b have a plurality of nozzle holes 212 provided side by side in the y-axis direction and the z-axis direction, respectively. The nozzle holes 212 are formed in the top surface end portions 11b and 11c, the head side surfaces 11d and 11e, and the lower jaw surfaces 11f and 11g so as to be able to directly inject a cooling medium. In an example of a cross-sectional view shown in FIG. 5, the nozzle holes 212 are provided in the head-side perforated plate nozzles 211 a and 211 b in a plurality of holes (for example, six holes) side by side in the y axis direction. The nozzle hole 212 is formed to face the head side surfaces 11d and 11e and the lower jaw surfaces 11f and 11g, and directly injects the cooling medium to the top surface end portions 11b and 11c, the head side surfaces 11d and 11e, and the lower jaw surfaces 11f and 11g. To do.

上記のように、第２実施形態では、頭部１１を冷却する冷却手段である頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂは、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃに対して、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂのみから冷却媒体を噴射させる。
足裏ヘッダ２２は、足裏多孔板ノズル２２１を有し、足裏多孔板ノズル２２１からレール１の足裏面１３ａの全長に冷却媒体を噴射することで足部１３を冷却する冷却手段である。冷却媒体には、頭頂ヘッダ２０と同様に、空気、スプレー水、およびミスト等が用いられる。足裏ヘッダ２２は、足裏多孔板ノズル２２１がレール１の足裏面１３ａに対向して配される。足裏多孔板ノズル２２１は、冷却媒体を噴射する複数のノズル孔が設けられた部材であり、複数のノズル孔がｘ軸方向およびｚ軸方向にそれぞれ並んで設けられる。 As described above, in the second embodiment, the parietal header 20 and the parietal headers 21a and 21b, which are cooling means for cooling the head 11, are compared with the parietal end portions 11b and 11c. The cooling medium is jetted from only.
The sole header 22 has a sole perforated plate nozzle 221, and is a cooling means that cools the foot portion 13 by spraying a cooling medium from the sole perforated plate nozzle 221 to the entire length of the bottom surface 13 a of the rail 1. As with the top header 20, air, spray water, mist, and the like are used as the cooling medium. The sole header 22 is disposed such that the sole porous plate nozzle 221 faces the sole surface 13 a of the rail 1. The sole perforated plate nozzle 221 is a member provided with a plurality of nozzle holes for injecting a cooling medium, and the plurality of nozzle holes are provided side by side in the x-axis direction and the z-axis direction, respectively.

また、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂおよび足裏ヘッダ２２は、流調弁が設けられた不図示の搬送管を介して冷却媒体供給装置に接続される。冷却媒体は、後述する制御部２６の指示に基づいて流調弁が調整されることで、噴射量が調整される。
支持拘束部２３ａ，２３ｂは、足部１３のｘ軸方向の両端部をそれぞれ挟持することでレール１を支持および拘束する装置である。支持拘束部２３ａ，２３ｂは、例えばレール１の長手方向の全長に渡って数ｍずつ離隔して複数設けられる。
第１温度計２４ａは、放射温度計等の非接触型の温度計であり、頭頂面中央部１１ａの少なくとも一か所の表面温度を測定する。第１温度計２４ａは、頭頂面中央部１１ａの表面温度の測定結果を制御部２５へ送信する。 Moreover, the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, and the sole header 22 are connected to a cooling medium supply device via a conveyance pipe (not shown) provided with a flow control valve. The injection amount of the cooling medium is adjusted by adjusting the flow control valve based on an instruction from the control unit 26 described later.
The support restraint portions 23a and 23b are devices that support and restrain the rail 1 by sandwiching both end portions of the foot portion 13 in the x-axis direction. A plurality of support restraint portions 23 a and 23 b are provided, for example, separated by several meters over the entire length of the rail 1 in the longitudinal direction.
The first thermometer 24a is a non-contact type thermometer such as a radiation thermometer, and measures the surface temperature of at least one portion of the top surface central portion 11a. The first thermometer 24 a transmits the measurement result of the surface temperature of the top surface central portion 11 a to the control unit 25.

［レールの冷却方法］
次に、本発明の第２実施形態に係るレール１の冷却方法を用いたレール１の製造方法について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同様な工程を経ることで、レール１が製造される。
つまり、第２実施形態に係るレール１の製造方法では、まず、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール１、またはオーステナイト域温度以上に加熱されたレール１が熱処理装置２に搬送される。 [Rail cooling method]
Next, the manufacturing method of the rail 1 using the cooling method of the rail 1 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In 2nd Embodiment, the rail 1 is manufactured by passing through the process similar to 1st Embodiment.
That is, in the manufacturing method of the rail 1 according to the second embodiment, first, the rail 1 that has been hot-rolled to the austenite region temperature or higher, or the rail 1 that has been heated to the austenite region temperature or higher is conveyed to the heat treatment apparatus 2.

次いで、レール１は、足部１３が支持拘束部２３ａ，２３ｂに挟持されることで、熱処理装置２に支持・拘束される。
さらに、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂおよび足裏ヘッダ２２から冷却媒体が噴射されることで、強制冷却が開始される。この際、制御部２５は、少なくとも頭部１１の表層組織がパーライト組織となるように、流調弁を制御し、レール１の冷却速度および強制冷却時間を調整することで温度履歴を調整する。
また、制御部２５は、足裏ヘッダ２２における冷却媒体の噴射量、噴射圧等の噴射条件が、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの噴射条件と同じになるように、足裏ヘッダ２２に接続された流調弁を制御する。足裏ヘッダ２２の噴射距離は、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの噴射距離と同じである。
レール１を強制冷却した後、レール１は、支持拘束部２３ａ，２３ｂによる足部１３の拘束が解除され、次工程となる冷却床へと搬送される。
その後、レール１は、冷却床にて、自然放冷されることで、２００℃以下程度の常温まで冷却される。 Next, the rail 1 is supported and restrained by the heat treatment apparatus 2 by the foot 13 being sandwiched between the support restraining portions 23a and 23b.
Furthermore, forced cooling is started by injecting a cooling medium from the parietal header 20, the head side headers 21 a and 21 b, and the sole header 22. At this time, the control unit 25 controls the flow control valve so that at least the surface layer structure of the head 11 becomes a pearlite structure, and adjusts the cooling history and the forced cooling time of the rail 1 to adjust the temperature history.
The control unit 25 is connected to the sole header 22 so that the injection conditions such as the injection amount of the cooling medium and the injection pressure in the sole header 22 are the same as the injection conditions of the head headers 21a and 21b. Control the flow control valve. The injection distance of the sole header 22 is the same as the injection distance of the head headers 21a and 21b.
After the rail 1 is forcibly cooled, the rail 1 is released from the restraint of the foot 13 by the support restraint portions 23a and 23b, and is transported to the cooling floor as the next step.
Thereafter, the rail 1 is naturally cooled on the cooling floor to be cooled to a room temperature of about 200 ° C. or less.

ここで、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃには、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂから噴射される冷却媒体のみが直接あたり、頭頂ヘッダ２０から噴射される冷却媒体は直接あたらない。つまり、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃへの冷却媒体は、一方向からのみ直接噴射される。このため、頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの両方から頭頂面端部１１ｂ，１１ｃへ冷却媒体を噴射する場合に比べ、頭頂面中央部１１ａと頭頂面端部１１ｂ，１１ｃとの冷却速度を均一にすることができる。
また、第１実施形態に係る熱処理装置２と、第２実施形態に係る熱処理装置２とを比較した場合、いずれの熱処理装置２を用いても頭頂面中央部１１ａと頭頂面端部１１ｂ，１１ｃとの冷却速度を均一にすることができる。しかし、頭部１１の幅が異なる複数種のレール１を製造する設備においては、第２実施形態に係る熱処理装置２を用いる場合に、熱処理するレール１の頭部１１の幅に応じて頭頂多孔板ノズル２０１を交換する必要が生じる。このため、このように複数種のレール１を製造する場合には、第１実施形態に係る熱処理装置２を適用した方が生産性を向上させることができる。 Here, only the cooling medium ejected from the head-side headers 21 a and 21 b directly hits the parietal surface end portions 11 b and 11 c, and the cooling medium ejected from the parietal header 20 does not directly hit. That is, the cooling medium to the top surface end portions 11b and 11c is directly injected only from one direction. For this reason, compared with the case where a cooling medium is injected from both the parietal header 20 and the head-side headers 21a and 21b to the parietal surface ends 11b and 11c, the cooling rate of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface ends 11b and 11c. Can be made uniform.
Further, when the heat treatment apparatus 2 according to the first embodiment is compared with the heat treatment apparatus 2 according to the second embodiment, the parietal surface center portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c are used regardless of which heat treatment apparatus 2 is used. The cooling rate can be made uniform. However, in equipment for manufacturing a plurality of types of rails 1 having different widths of the head 11, when using the heat treatment apparatus 2 according to the second embodiment, the top of the head is porous depending on the width of the head 11 of the rail 1 to be heat treated. The plate nozzle 201 needs to be replaced. For this reason, when manufacturing the multiple types of rail 1 in this way, productivity can be improved by applying the heat treatment apparatus 2 according to the first embodiment.

＜変形例＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、熱処理装置２は、熱間圧延ラインの下流側、またはレールを加熱する加熱装置の下流側に連続して設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。熱処理装置２は、熱間圧延ラインまたは加熱装置から独立して設けられてもよい。
また、上記実施形態では、熱処理装置２は、レール１の腹部１２を冷却するための腹部ヘッダを有してもよい。腹部ヘッダは、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂおよび足裏ヘッダ２２と同様に、多孔板ノズルが一端に設けられ、多孔板ノズルから冷却媒体を噴射することで腹部１２を冷却する。腹部ヘッダは、多孔板ノズルがレール１の腹部１２に対向して配される。 <Modification>
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
For example, in the said embodiment, although the heat processing apparatus 2 was continuously provided in the downstream of the hot rolling line, or the downstream of the heating apparatus which heats a rail, this invention is not limited to this example. The heat treatment apparatus 2 may be provided independently from the hot rolling line or the heating apparatus.
Moreover, in the said embodiment, the heat processing apparatus 2 may have the abdominal-part header for cooling the abdominal part 12 of the rail 1. FIG. The abdomen header is provided with a perforated plate nozzle at one end in the same manner as the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b and the sole header 22, and cools the abdomen 12 by injecting a cooling medium from the perforated plate nozzle. The abdomen header is arranged so that the perforated plate nozzle faces the abdomen 12 of the rail 1.

さらに、上記実施形態では、熱処理装置２は、レール１の頭部１１を冷却する冷却手段として、頭頂ヘッダ２０と、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂとを有するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、熱処理装置２は、頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂに替わる冷却手段として、レール１の長手方向に垂直なｘ−ｙ平面視において、頭部１１を覆って形成された頭部ヘッダを有してもよい。頭部ヘッダは、ｘ−ｙ平面視において頭部１１を覆う略アーチ状の多孔板ノズルを有し、この多孔板ノズルから冷却媒体を噴射することで頭部１１を冷却する。頭部ヘッダの多孔板ノズルは、頭頂面および頭側面に対して冷却媒体が噴射される複数のノズル孔を有する。この複数のノズル孔は、ノズル孔から噴射される冷却媒体が、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃにそれぞれ一方向からのみ直接あたるように設けられる。 Further, in the above embodiment, the heat treatment apparatus 2 has the parietal header 20 and the head-side headers 21a and 21b as cooling means for cooling the head 11 of the rail 1, but the present invention is limited to this example. Not. For example, the heat treatment apparatus 2 is a head header formed so as to cover the head 11 in the xy plane view perpendicular to the longitudinal direction of the rail 1 as a cooling means replacing the parietal header 20 and the head-side headers 21a and 21b. You may have. The head header has a substantially arc-shaped perforated plate nozzle that covers the head 11 in the xy plan view, and cools the head 11 by ejecting a cooling medium from the perforated plate nozzle. The perforated plate nozzle of the head header has a plurality of nozzle holes through which a cooling medium is jetted onto the top surface and the side surface of the head. The plurality of nozzle holes are provided so that the cooling medium sprayed from the nozzle holes directly hits the top surface end portions 11b and 11c only from one direction.

さらに、上記実施形態では、ノズル孔２０２，２１２は、円形の形状を有するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ノズル孔２０２，２１２は、楕円や多角形等の形状を有してもよい。なお、ノズル孔２０２，２１２の形状を円形とすることで、他の形状よりも加工が容易となる。
さらに、上記実施形態では、制御部２５は、第１温度計２４ａおよび第２温度計２４ｂの測温結果に基づいて冷却速度を制御するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、制御部２５は、予め得られた冷却媒体の噴射量と冷却速度との実績に基づいて、目標とする冷却速度となるように冷却媒体の噴射量を調整してもよい。この際、熱処理装置２には、第１温度計２４ａおよび第２温度計２４ｂが設けられなくてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the nozzle holes 202 and 212 have a circular shape, but the present invention is not limited to such an example. For example, the nozzle holes 202 and 212 may have a shape such as an ellipse or a polygon. In addition, by making the shape of the nozzle holes 202 and 212 circular, processing becomes easier than other shapes.
Furthermore, in the said embodiment, although the control part 25 controlled the cooling rate based on the temperature measurement result of the 1st thermometer 24a and the 2nd thermometer 24b, this invention is not limited to this example. For example, the control unit 25 may adjust the injection amount of the cooling medium so as to achieve the target cooling speed based on the results of the injection amount and the cooling speed of the cooling medium obtained in advance. At this time, the first thermometer 24a and the second thermometer 24b may not be provided in the heat treatment apparatus 2.

さらに、上記実施形態では、制御部２５は搬送管の流調弁を調整することで冷却速度を調整するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、制御部２５は、冷却媒体供給装置を制御し、冷却媒体の噴射圧力や冷却媒体の水分量等を調整することで、冷却速度を調整してもよい。
さらに、上記実施形態では、オシレーション機構が支持拘束部２３ａ，２３ｂに設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。オシレーション機構は、レール１に対する冷却媒体の噴射位置が相対的に移動すればよく、例えば、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂおよび足裏ヘッダ２２からなる冷却手段にオシレーション機構が設けられてもよい。このように、熱処理装置２にオシレーション機構を設けることで、レール１を長手方向に均一に冷却することができる。しかし、ノズル孔２０２，２１２の配置から、レール１を長手方向に十分に均一に冷却できるようであれば、オシレーション機構が設けられなくてもよい。 Furthermore, in the said embodiment, although the control part 25 adjusted the cooling rate by adjusting the flow control valve of a conveyance pipe, this invention is not limited to this example. For example, the control unit 25 may adjust the cooling rate by controlling the cooling medium supply device and adjusting the jetting pressure of the cooling medium, the water content of the cooling medium, and the like.
Furthermore, in the said embodiment, although the oscillation mechanism was provided in the support restraint parts 23a and 23b, this invention is not limited to this example. For the oscillation mechanism, it is only necessary that the injection position of the cooling medium relative to the rail 1 is moved. For example, the oscillation mechanism is provided in the cooling means including the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b, and the sole header 22. May be. Thus, by providing an oscillation mechanism in the heat treatment apparatus 2, the rail 1 can be uniformly cooled in the longitudinal direction. However, if the rail 1 can be cooled sufficiently uniformly in the longitudinal direction from the arrangement of the nozzle holes 202 and 212, the oscillation mechanism may not be provided.

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の実施形態に係るレールの冷却方法は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール１、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレール１の少なくとも頭部１１の頭頂面および頭側面１１ｄ，１１ｅに冷却媒体を噴射することで、レール１を強制冷却する際に、レール１の頭頂面端部１１ｂ，１１ｃへ冷却媒体を一方向からのみ直接噴射する。
ここで、レール１の硬度を向上させる場合には、レール１の表層組織を１００％パーライト変態させることが好ましい。しかし、レール１に含有される成分によっては、パーライト変態の開始および進行が遅くなる効果を及ぼす元素がある。また、成分によっては、ベイナイト変態の開始および進行が遅くなる効果を及ぼす元素がある。このため、同じ冷却条件においても成分系によっては、ベイナイト変態しやすくなり、レール１の硬度が低下してしまう場合がある。例えば、Ｍｎ（マンガン）含有量が多いレール１の場合、ベイナイト変態開始温度が高くなるため、ベイナイト変態がしやすくなる。さらに、例えば、圧下率や圧延温度等の製造条件によっても、成分の影響によらず変態後組織が変化する場合が存在する。このため、成分系や製造条件によっては、冷却速度が過度に速い場合、変態開始前を含むパーライト変態が完了する前にベイナイト変態又はマルテンサイト変態開始温度まで低下することがある。ベイナイト組織やマルテンサイト組織は、パーライト組織に比べて硬度または靱性に劣る。 <Effect of embodiment>
(1) The rail cooling method according to the embodiment of the present invention includes a rail 1 having a hot-rolled austenite temperature or higher, or a top surface and a head of at least the head 11 of the rail 1 heated to or higher than the austenitic temperature. By injecting the cooling medium onto the side surfaces 11d and 11e, when the rail 1 is forcibly cooled, the cooling medium is directly injected into the top surface end portions 11b and 11c of the rail 1 only from one direction.
Here, when improving the hardness of the rail 1, it is preferable to transform the surface structure of the rail 1 to 100% pearlite. However, depending on the components contained in the rail 1, there is an element that has an effect of slowing the start and progress of the pearlite transformation. Further, depending on the component, there is an element that exerts an effect of slowing the start and progress of the bainite transformation. For this reason, even under the same cooling conditions, depending on the component system, bainite transformation is likely to occur, and the hardness of the rail 1 may decrease. For example, in the case of the rail 1 having a high Mn (manganese) content, the bainite transformation start temperature becomes high, so that bainite transformation is easily performed. Furthermore, for example, the post-transformation structure may change depending on the production conditions such as rolling reduction and rolling temperature, regardless of the influence of components. For this reason, depending on the component system and production conditions, when the cooling rate is excessively high, the bainite transformation or the martensitic transformation start temperature may be lowered before completion of the pearlite transformation including before the transformation start. A bainite structure and a martensite structure are inferior in hardness or toughness as compared with a pearlite structure.

本発明の上記構成によれば、頭頂面の幅方向において頭頂面中央部１１ａと頭頂面端部１１ｂ，１１ｃとの冷却速度を均一にすることができる。このため、成分系や製造条件によらず、頭頂面の表層組織を均一な１００％パーライト組織とすることができ、頭頂面の幅方向の硬度および靱性を均一にすることができる。また、上記構成によれば、冷却媒体の噴射領域を制限するだけで冷却速度を均一にすることができるため、例えば特許文献１に比べ、加熱装置等の設備を設ける必要がないため、熱処理装置２に掛かる投資コストやランニングコストを抑制することができる。さらに、上記構成によれば、冷却媒体をレール１へ直接噴射するため、特許文献２のように排気流で冷却をするような方法に比べ、高い冷却効果を得ることができる。さらに、上記構成によれば、頭頂面の幅方向を均一に冷却するために、頭部１１の冷却能力を低下させる必要がない。このため、特許文献３のように頭部１１全体の冷却能力を低くすることで均一冷却を行う方法に比べ、頭頂面以外の部位についても硬度を高めることができる。 According to the said structure of this invention, the cooling rate of the parietal surface center part 11a and the parietal surface edge parts 11b and 11c can be made uniform in the width direction of a parietal surface. For this reason, the surface layer structure of the parietal surface can be a uniform 100% pearlite structure regardless of the component system and manufacturing conditions, and the hardness and toughness in the width direction of the parietal surface can be made uniform. In addition, according to the above configuration, the cooling rate can be made uniform only by limiting the injection region of the cooling medium. Therefore, compared to Patent Document 1, for example, it is not necessary to provide a heating device or the like, and thus the heat treatment device The investment cost and running cost for 2 can be suppressed. Furthermore, according to the said structure, since a cooling medium is directly injected to the rail 1, compared with the method of cooling by an exhaust flow like patent document 2, the high cooling effect can be acquired. Furthermore, according to the said structure, in order to cool the width direction of a parietal surface uniformly, it is not necessary to reduce the cooling capability of the head 11. For this reason, compared with the method of performing uniform cooling by making the cooling capacity of the whole head 11 low like patent document 3, hardness can be raised also about parts other than the top surface.

（２）レール１を強制冷却する際に、レール１の頭頂面に対向して設けられた頭頂ヘッダ２０およびレール１の頭側面１１ｄ，１１ｅに対向して設けられた頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂから、頭頂面および頭側面１１ｄ，１１ｅに冷却媒体を噴射することで頭部１１を強制冷却し、頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの一方からは、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃへ冷却媒体を直接噴射しない。
上記構成によれば、例えば頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂを有する既設の熱処理装置に対しても、ノズル孔２０２，２１２の配置を変えるだけで適用することができる。このため、レール１の頭頂面の冷却速度を均一するための投資コストを抑制することできる。 (2) When the rail 1 is forcibly cooled, from the top header 20 provided facing the top surface of the rail 1 and the head side headers 21a, 21b provided facing the head side surfaces 11d, 11e of the rail 1 The head 11 is forcibly cooled by injecting a cooling medium onto the parietal surface and the head side surfaces 11d and 11e, and the cooling medium is applied from one of the parietal header 20 and the head side headers 21a and 21b to the parietal end portions 11b and 11c Do not inject directly.
According to the said structure, it can apply, for example to the existing heat processing apparatus which has the top header 20 and the head side headers 21a and 21b only by changing arrangement | positioning of the nozzle holes 202 and 212. FIG. For this reason, the investment cost for making the cooling rate of the top surface of the rail 1 uniform can be suppressed.

（３）レール１を強制冷却する際に、頭部１１の幅方向両端部から内側へ少なくとも５ｍｍの範囲、且つ頭頂面の上端から下方に少なくとも５ｍｍの範囲には、冷却媒体を一方向からのみ直接噴射する。
（４）本発明の実施形態に係るレールの熱処理装置は、熱間圧延されたオーステナイト域温度以上のレール１、あるいはオーステナイト域温度以上に加熱されたレール１の少なくとも頭部１１の頭頂面および頭側面１１ｄ，１１ｅに冷却媒体を噴射することで、レール１を強制冷却する冷却手段２０，２１ａ，２１ｂを備え、冷却手段２０，２１ａ，２１ｂは、レール１の頭頂面端部１１ｂ，１１ｃへ冷却媒体を一方向からのみ直接噴射する。
上記構成によれば、上記（１）の構成と同様な効果を得ることができる。 (3) When the rail 1 is forcibly cooled, the cooling medium is only in one direction within a range of at least 5 mm inward from both ends in the width direction of the head 11 and at least 5 mm downward from the upper end of the top surface. Inject directly.
(4) A rail heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a rail 1 that has been hot-rolled to an austenite region temperature or higher, or a rail 1 that has been heated to an austenite region temperature or more and at least the top surface and the head of the head 11. Cooling means 20, 21a, 21b for forcibly cooling the rail 1 by injecting a cooling medium onto the side surfaces 11d, 11e are provided. The cooling means 20, 21a, 21b are cooled to the top surface end portions 11b, 11c of the rail 1. The medium is jetted directly only from one direction.
According to the said structure, the effect similar to the structure of said (1) can be acquired.

（５）冷却手段２０，２１ａ，２１ｂとして、レールの頭頂面に対向して設けられた頭頂ヘッダ２０と、レールの頭側面１１ｄ，１１ｅに対向して設けられた頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂとを少なくとも有し、頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂは、頭頂面および頭側面１１ｄ，１１ｅに冷却媒体を噴射することで頭部１１を強制冷却し、頭頂ヘッダ２０および頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂの一方は、頭頂面端部１１ｂ，１１ｃへ冷却媒体を直接噴射しない。
上記構成によれば、上記（２）の構成と同様な効果を得ることができる。 (5) As the cooling means 20, 21a, 21b, a head header 20 provided facing the head top surface of the rail and a head header 21a, 21b provided facing the head side surfaces 11d, 11e of the rail. At least, the parietal header 20 and the parietal headers 21a, 21b forcibly cool the head 11 by injecting a cooling medium onto the parietal and cranial sides 11d, 11e, and the parietal header 20 and the paral headers 21a, 21b. One of these does not directly inject the cooling medium to the top surface end portions 11b and 11c.
According to the said structure, the effect similar to the structure of said (2) can be acquired.

次に、本発明者らが行った実施例１について説明する。
実施例１では、まず、９００℃で熱間圧延終了した長さ５０ｍのレール１を、図１および図２に示す熱処理装置２に搬入した。実施例１では、レール１の成分を、表１に示す成分Ａとした。また、レール１の形状は、ＡＲＥＭＡ（American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association）規格のＲ１３６−８とした。 Next, Example 1 performed by the present inventors will be described.
In Example 1, first, the rail 1 having a length of 50 m that had been hot-rolled at 900 ° C. was carried into the heat treatment apparatus 2 shown in FIGS. 1 and 2. In Example 1, the component of the rail 1 was the component A shown in Table 1. The shape of the rail 1 is R136-8 of AREMA (American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association) standard.

次いで、支持拘束部２３ａ，２３ｂでレール１の足部１３を拘束した。
その後、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１、足裏ヘッダ２２から冷却媒体を噴射し、レール１を強制冷却した。実施例１では、図６に示す頭頂多孔板ノズル２０１および頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂを用いた。
図６に示すように、実施例１で用いた頭頂多孔板ノズル２０１には、ｘ軸方向に同一距離ずつ離隔して並ぶ５孔のノズル孔２０２ａ〜２０２ｅが形成される。ｘ軸方向の両端側に設けられたノズル孔２０２ａ，２０２ｅは、ｘ軸方向に距離ｄ１だけ離隔して形成される。また、ノズル孔２０２ａ，２０２ｅは、レール１の頭側面１１ｄ，１１ｅから、ｘ軸方向に距離ｄ２だけ離隔してそれぞれ形成される。 Next, the foot 13 of the rail 1 was restrained by the support restraint portions 23a and 23b.
Then, the cooling medium was sprayed from the top header 20, the head side header 21, and the sole header 22, and the rail 1 was forcibly cooled. In Example 1, the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzles 211a and 211b shown in FIG. 6 were used.
As shown in FIG. 6, the top perforated plate nozzle 201 used in Example 1 is formed with five nozzle holes 202a to 202e that are arranged at the same distance in the x-axis direction. Nozzle holes 202a and 202e provided on both ends in the x-axis direction are formed apart by a distance d1 in the x-axis direction. Further, the nozzle holes 202a and 202e are formed at a distance d2 from the head side surfaces 11d and 11e of the rail 1 in the x-axis direction, respectively.

実施例１で用いた頭側多孔板ノズル２１１ａには、ｙ軸方向に同一距離ずつ離隔して並ぶ４孔のノズル孔２１２ａ〜２１２ｄが形成される。同様に、頭側多孔板ノズル２１１ｂには、ｙ軸方向に同一距離ずつ離隔して並ぶ４孔のノズル孔２１２ｅ〜２１２ｈが形成される。また、ｙ軸正方向端側に設けられたノズル孔２１２ａ，２１２ｅは、頭頂面のｙ軸正方向端となる上端から、ｙ軸方向に距離ｄ３だけ離隔してそれぞれ形成される。
なお、実施例１では、頭頂多孔板ノズル２０１および頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂについて、距離ｄ２または距離ｄ３の一方が０ｍｍ超となる条件とした。
強制冷却をする際、冷却媒体には、空気、ミストおよびスプレー水のいずれかを用いた。さらに、制御部２５は、頭頂面端部１１ｃの冷却速度が３．０℃／秒となるように、頭頂ヘッダ２０から噴射される冷却媒体の噴射量を調整した。このとき、足裏ヘッダ２２から噴射される冷却媒体の噴射条件は、頭側ヘッダと同じとした。なお、実施例１では、冷却媒体の噴射によるレール１の強制冷却を１８０秒間行った。 The head-side perforated plate nozzle 211a used in Example 1 is formed with four nozzle holes 212a to 212d that are arranged at the same distance in the y-axis direction. Similarly, four nozzle holes 212e to 212h are formed in the head side porous plate nozzle 211b so as to be spaced apart by the same distance in the y-axis direction. In addition, the nozzle holes 212a and 212e provided on the y axis positive direction end side are respectively formed at a distance d3 in the y axis direction from the upper end that is the y axis positive direction end of the top surface.
In Example 1, the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzles 211a and 211b were set such that one of the distance d2 or the distance d3 exceeded 0 mm.
When performing forced cooling, air, mist, or spray water was used as the cooling medium. Furthermore, the control part 25 adjusted the injection quantity of the cooling medium injected from the parietal header 20 so that the cooling rate of the parietal surface edge part 11c might be 3.0 degree-C / sec. At this time, the injection condition of the cooling medium injected from the sole header 22 was the same as that of the head header. In Example 1, the forced cooling of the rail 1 by spraying the cooling medium was performed for 180 seconds.

強制冷却をした後、頭頂ヘッダ２０、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂおよび足裏ヘッダ２２からの冷却媒体の噴射を停止し、支持拘束部２３ａ，２３ｂによるレール１の拘束を解除した。その後、レール１を冷却床まで搬送し、常温となるまでレール１を冷却床にて自然放冷させた。
さらに、長手方向の長さで２ｍ毎にレール１から硬度試験サンプルを切断・採取し、サンプルを研磨し、ビッカーズ硬さ試験にて硬度を測定した。実施例１では、頭頂面中央部位置、頭頂面端部位置および頭部２５ｍｍ深さ位置の計３か所についてそれぞれ硬度を測定した。頭頂面中央部位置は、頭頂面の幅方向中央の頭頂面から１ｍｍの深さとなる位置である。頭頂面端部位置は、頭頂面の幅方向中央から端部へ３２．５ｍｍ離れ、頭頂面から１ｍｍの深さとなる位置である。頭部２５ｍｍ深さは、頭頂面の幅方向中央の頭頂面から２５ｍｍの深さとなる位置である。 After forced cooling, injection of the cooling medium from the parietal header 20, the head side headers 21a and 21b and the sole header 22 was stopped, and the restraint of the rail 1 by the support restraint portions 23a and 23b was released. Thereafter, the rail 1 was transported to the cooling floor, and the rail 1 was naturally allowed to cool on the cooling floor until it reached room temperature.
Further, a hardness test sample was cut and collected from the rail 1 every 2 m in the longitudinal direction, the sample was polished, and the hardness was measured by the Vickers hardness test. In Example 1, the hardness was measured at a total of three locations, that is, the center position of the parietal surface, the position of the end of the parietal surface, and the position of the head 25 mm depth. The central position of the parietal surface is a position that is 1 mm deep from the parietal surface at the center in the width direction of the parietal surface. The position of the end of the parietal surface is a position that is 32.5 mm away from the center in the width direction of the parietal surface to the end and has a depth of 1 mm from the parietal surface. The head 25 mm depth is a position at a depth of 25 mm from the center top surface in the width direction of the top surface.

また、実施例１に対する比較（比較例１）として、距離ｄ２および距離ｄ３が０ｍｍとなる、頭頂多孔板ノズル２０１および頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂを用いて強制冷却を行い（比較例１−１〜１−４）、距離ｄ２および距離ｄ３が両方とも０ｍｍ超となる頭頂多孔板ノズル２０１および頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂを用いて強制冷却を行った（比較例１−５，１−６）。比較例１についても、実施例１と同様にサンプルを採取し、硬度を測定した。 Further, as a comparison with Example 1 (Comparative Example 1), forced cooling is performed using the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzles 211a and 211b in which the distance d2 and the distance d3 are 0 mm (Comparative Example 1- 1-1-4), forced cooling was performed using the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzles 211a, 211b, both of which have distances d2 and d3 exceeding 0 mm (Comparative Examples 1-5, 1- 6). For Comparative Example 1, a sample was taken in the same manner as in Example 1, and the hardness was measured.

表２に、実施例１におけるレール形状、頭頂多孔板ノズル２０１および頭側多孔板ノズル２１１の形状、冷却媒体の種類、オシレーションの有無、冷却速度の実績、および硬度の測定結果についてそれぞれ示す。実施例１では、本発明に係る冷却方法を適用した条件として実施例１−１〜１−１２に示す１２条件、本発明に係る冷却方法を適用しない条件として比較例１−１〜１−６に示す６条件について確認した。また、実施例１では各条件について、レール１の製造および硬度の測定の一連の工程による試験を２０回ずつ行った。表２において、冷却速度の実績は２０回での平均値を示す。さらに、表２において、硬度の値は、１回の測定で得られる２ｍ毎に採取したサンプルの平均値をさらに２０回の測定結果で平均した値である。 Table 2 shows the rail shape, the shape of the top perforated plate nozzle 201 and the top perforated plate nozzle 211, the type of cooling medium, the presence or absence of oscillation, the results of cooling rate, and the measurement results of hardness in Example 1. In Example 1, 12 conditions shown in Examples 1-1 to 1-12 as conditions to which the cooling method according to the present invention is applied, and Comparative Examples 1-1 to 1-6 as conditions in which the cooling method according to the present invention is not applied. The six conditions shown in FIG. Moreover, in Example 1, the test by a series of processes of manufacturing the rail 1 and measuring the hardness was performed 20 times for each condition. In Table 2, the actual cooling rate shows the average value at 20 times. Furthermore, in Table 2, the hardness value is a value obtained by averaging the average value of the samples collected every 2 m obtained by one measurement with the measurement results of 20 times.

比較例１−１，１−２では、頭頂面中央部１１ａおよび頭頂面端部１１ｂ，１１ｃの冷却速度が３．０℃／秒となるように、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂから噴射される冷却媒体の噴射量を実施例１−１〜１−１２および比較例１−３〜１−６に比べ低減させた。
比較例１−１〜１−６における、上記以外の条件については、実施例と同じとした。 In Comparative Examples 1-1 and 1-2, the cooling jetted from the head-side headers 21a and 21b so that the cooling rate of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c is 3.0 ° C./sec. The ejection amount of the medium was reduced as compared with Examples 1-1 to 1-12 and Comparative Examples 1-3 to 1-6.
Conditions other than the above in Comparative Examples 1-1 to 1-6 were the same as in the examples.

表２に示すように、頭頂面の幅方向の冷却速度を均一にした比較例１−１，１−２では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度の差がＨＶ１と均一にすることができた。しかし、頭部２５ｍｍ深さ位置における硬度がＨＶ３６１と最も低くなり、頭部１１全体として十分な硬度が得られなかった。一方、実施例１−１〜１−１２では、比較例１−１，１−２に比べ、頭部１１の内部の硬度が向上することを確認した。 As shown in Table 2, in Comparative Examples 1-1 and 1-2 in which the cooling rate in the width direction of the parietal surface was made uniform, the difference in hardness between the central portion of the parietal surface and the end portion of the parietal surface was uniform with HV1. I was able to. However, the hardness at the head 25 mm depth position was the lowest at HV361, and the head 11 as a whole could not obtain a sufficient hardness. On the other hand, in Examples 1-1 to 1-12, it was confirmed that the hardness inside the head 11 was improved as compared with Comparative Examples 1-1 and 1-2.

比較例１−３〜１−６では、頭部２５ｍｍ深さ位置における硬度が、比較例１−１，１−２よりも高くなり、実施例１−１〜１−１２と同程度となることを確認した。しかし、比較例１−３，１−４では、頭頂面端部１１ｃの冷却速度が３．０℃／秒であるのに対して、頭頂面中央部１１ａの冷却速度が１．８℃／秒以下となり、頭頂面において１．２℃／秒以上の冷却速度の差が生じた。また、比較例１−５，１−６では、頭頂面端部１１ｃの冷却速度が３．０℃／秒であるのに対して、頭頂面中央部１１ａの冷却速度が５．５℃／秒以上となり、頭頂面において２．５℃／秒以上の冷却速度の差が生じた。一方、実施例１−１〜１−１４では、頭頂面端部１１ｃに対する頭頂面中央部１１ａの冷却速度の差が１．１℃／秒以下となり、比較例１−２〜１−１１に比べ頭頂面を幅方向に均一に冷却できることを確認した。 In Comparative Examples 1-3 to 1-6, the hardness at the 25 mm depth position of the head is higher than Comparative Examples 1-1 and 1-2, and is comparable to Examples 1-1 to 1-12. It was confirmed. However, in Comparative Examples 1-3 and 1-4, the cooling rate of the parietal surface end portion 11c is 3.0 ° C./sec, whereas the cooling rate of the parietal surface central portion 11a is 1.8 ° C./sec. As a result, a difference in cooling rate of 1.2 ° C./second or more occurred on the top surface. In Comparative Examples 1-5 and 1-6, the cooling rate of the parietal surface end portion 11c is 3.0 ° C./sec, whereas the cooling rate of the parietal surface central portion 11a is 5.5 ° C./sec. Thus, a difference in cooling rate of 2.5 ° C./second or more occurred on the top surface. On the other hand, in Examples 1-1 to 1-14, the difference in the cooling rate of the parietal surface central portion 11a with respect to the parietal surface end portion 11c is 1.1 ° C./second or less, which is compared with Comparative Examples 1-2 to 1-11. It was confirmed that the top surface could be uniformly cooled in the width direction.

また、比較例１−３，１−４では、頭頂面での冷却速度が不均一であることから、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度にＨＶ１９〜ＨＶ２２の差が生じ、頭頂面の表層位置における幅方向の硬度が不均一になった。さらに、比較例１−５，１−６では、頭頂面中央部１１ａと頭頂面端部１１ｃとにおける硬度にＨＶ２０７〜ＨＶ２３８の差が生じ、頭頂面の表層位置における幅方向の硬度がより不均一になることを確認した。比較例１−５，１−６では、頭頂面中央１１ａの硬度がＨＶ６００以上と非常に高硬度となったため、光学顕微鏡にて表層組織を確認したところ、マルテンサイトが生成していた。なお、比較例１−１〜１−４の表層組織についても同様に表層組織を確認したところ、フルパーライト組織であった。一方、実施例１−１〜１−１２では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度の差がＨＶ１８以下となり、比較例１−３〜１−６に比べ表層位置における硬度が均一になることを確認した。なお、実施例１−１〜１−１２は、冷却媒体の種類、オシレーションの有無、距離ｄ２，ｄ３の大きさによらず、すべての条件において上記の効果が得られた。また、実施例１−１〜１−１２の表層組織を確認したところ、フルパーライト組織であった。 Moreover, in Comparative Examples 1-3 and 1-4, since the cooling rate at the parietal surface is non-uniform, a difference of HV19 to HV22 occurs in the hardness at the parietal surface center portion position and the parietal surface end portion position, The hardness in the width direction at the surface layer position on the top surface was uneven. Further, in Comparative Examples 1-5 and 1-6, a difference of HV207 to HV238 occurs in the hardness at the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portion 11c, and the hardness in the width direction at the surface layer position of the parietal surface is more uneven. Confirmed to be. In Comparative Examples 1-5 and 1-6, since the hardness of the center 11a of the parietal surface was as extremely high as HV600 or more, when the surface layer structure was confirmed with an optical microscope, martensite was generated. In addition, when the surface layer structure of Comparative Examples 1-1 to 1-4 was confirmed in the same manner, it was a full pearlite structure. On the other hand, in Examples 1-1 to 1-12, the difference in hardness between the central position of the parietal surface and the end position of the parietal surface is HV18 or less, and the hardness at the surface layer position is lower than that of Comparative Examples 1-3 to 1-6. It was confirmed to be uniform. In Examples 1-1 to 1-12, the above effects were obtained under all conditions regardless of the type of cooling medium, the presence or absence of oscillation, and the distances d2 and d3. Moreover, when the surface layer structure of Examples 1-1 to 1-12 was confirmed, it was a full pearlite structure.

次に、本発明者らが行った実施例２について説明する。
実施例２では、レール１の形状による影響を確認するため、ＡＲＥＭＡ規格の１３６−８およびＪＩＳ規格の５０Ｎの２種類の形状のレール１について、実施例１と同様の条件で圧延および冷却を行った。ＡＲＥＭＡ規格の１３６−８では、頭部１１の幅となるｘ軸方向の長さが７４．６１ｍｍ、ＪＩＳ規格の５０Ｎでは、頭部１１の幅となるｘ軸方向の長さが６５ｍｍである。また、実施例２では、実施例１と同様に、各条件で製造したレール１からサンプルを切断・採取し、硬度を測定した。サンプルの採取方法および硬度の測定位置・測定方法は、実施例１と同様である。なお、実施例２において、頭頂面端部位置は、ＡＲＥＭＡ規格の１３６−８では頭頂面の幅方向中央から端部へ３２．５ｍｍ離れ、頭頂面から１ｍｍの深さとなる位置であり、ＪＩＳ規格の５０Ｎでは頭頂面の幅方向中央から端部へ２７．５ｍｍ離れ、頭頂面から１ｍｍの深さとなる位置である。また、実施例２において、レール１の成分は表１に示す成分条件Ａを用いた。さらに、実施例２では、冷却媒体に空気を用い、レール１をオシレーションさせた状態で強制冷却を行った。
また、実施例２に対する比較として、距離ｄ２および距離ｄ３が０ｍｍ以下となる、頭頂多孔板ノズル２０１および頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂを用いて強制冷却を行った（比較例２）。比較例２についても、実施例２と同様にサンプルを採取し、硬度を測定した。 Next, Example 2 performed by the present inventors will be described.
In Example 2, in order to confirm the influence of the shape of the rail 1, rolling and cooling are performed under the same conditions as in Example 1 for the rail 1 having two types of shapes, AREMA standard 136-8 and JIS standard 50N. It was. In the AREMA standard 136-8, the length in the x-axis direction that is the width of the head 11 is 74.61 mm, and in JIS standard 50N, the length in the x-axis direction that is the width of the head 11 is 65 mm. In Example 2, as in Example 1, a sample was cut and collected from the rail 1 manufactured under each condition, and the hardness was measured. The sample collection method and hardness measurement position / measurement method are the same as in Example 1. In Example 2, in the AREMA standard 136-8, the position of the end of the parietal surface is a position 32.5 mm away from the center in the width direction of the parietal surface to the end and a depth of 1 mm from the parietal surface. 50N, the position is 27.5 mm away from the center in the width direction of the parietal surface to the end, and the depth is 1 mm from the parietal surface. In Example 2, the component condition A shown in Table 1 was used as the component of the rail 1. Furthermore, in Example 2, forced cooling was performed in a state where the rail 1 was oscillated using air as a cooling medium.
Further, as a comparison with Example 2, forced cooling was performed using the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzles 211a and 211b in which the distance d2 and the distance d3 were 0 mm or less (Comparative Example 2). For Comparative Example 2, a sample was taken in the same manner as in Example 2, and the hardness was measured.

表３に、実施例２におけるレール形状、頭頂多孔板ノズル２０１および頭側多孔板ノズル２１１の形状、冷却速度の実績、および硬度の測定結果についてそれぞれ示す。実施例２では、本発明に係る冷却方法を適用した条件として実施例２−１〜２−５に示す５条件、本発明に係る冷却方法を適用しない条件として比較例２−１〜２−６に示す６条件について確認した。また、実施例２では各条件について、レール１の製造および硬度の測定の一連の工程による試験を２０回ずつ行った。表３において、冷却速度の実績は２０回での平均値を示す。さらに、表３において、硬度の値は、１回の測定で得られる２ｍ毎に採取したサンプルの平均値をさらに２０回の測定結果で平均した値である。 Table 3 shows the rail shape, the shape of the top perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzle 211, the results of cooling rate, and the measurement results of hardness in Example 2. In Example 2, the five conditions shown in Examples 2-1 to 2-5 are applied as conditions for applying the cooling method according to the present invention, and Comparative Examples 2-1 to 2-6 are applied as conditions not applying the cooling method according to the present invention. The six conditions shown in FIG. Moreover, in Example 2, the test by the series of processes of manufacturing the rail 1 and measuring the hardness was performed 20 times for each condition. In Table 3, the actual cooling rate shows the average value at 20 times. Furthermore, in Table 3, the value of hardness is a value obtained by averaging the average value of samples collected every 2 m obtained by one measurement with the measurement results of 20 more times.

実施例２のうち、実施例２―１，２−２はＡＲＥＭＡ規格の１３６−８のレール形状、実施例２−３，２−４，２−５はＪＩＳ規格の５０Ｎのレール形状の条件となる。なお、表２の距離ｄ２において値がマイナスとなる条件は、距離ｄ１がレール１の頭部１１のｘ軸方向の長さよりも大きくなり、ｘ軸方向に頭頂面を超えて冷却媒体が噴射された状態を示す。
また、比較例２のうち、比較例２−１，２−４はＡＲＥＭＡ規格の１３６−８のレール形状、比較例２−２，２−３，２−５，２−６はＪＩＳ規格の５０Ｎのレール形状の条件となる。さらに、比較例２−１〜２−３では、頭頂面中央部１１ａおよび頭頂面端部１１ｂ，１１ｃの冷却速度が３．０℃／秒となるように、頭側ヘッダ２１ａ，２１ｂから噴射される冷却媒体の噴射量を比較例２−４〜２−６および実施例１−１〜１−４に比べ低減させた。比較例１−１〜１−６における、上記以外の条件については、実施例と同じとした。 Of Example 2, Examples 2-1 and 2-2 are for AREMA standard 136-8 rail shape, and Examples 2-3, 2-4, and 2-5 are for JIS standard 50N rail shape. Become. The condition that the value is negative at the distance d2 in Table 2 is that the distance d1 is larger than the length of the head 11 of the rail 1 in the x-axis direction, and the cooling medium is injected beyond the top surface in the x-axis direction. Indicates the state.
Of Comparative Example 2, Comparative Examples 2-1 and 2-4 are AREMA standard 136-8 rail shapes, and Comparative Examples 2-2, 2-3, 2-5, and 2-6 are JIS standard 50N. It becomes the condition of the rail shape. Further, in Comparative Examples 2-1 to 2-3, the head-side headers 21a and 21b are sprayed so that the cooling rate of the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portions 11b and 11c is 3.0 ° C./sec. The amount of cooling medium sprayed was reduced compared to Comparative Examples 2-4 to 2-6 and Examples 1-1 to 1-4. Conditions other than the above in Comparative Examples 1-1 to 1-6 were the same as in the examples.

表３に示すように、頭頂面の幅方向の冷却速度を均一にした比較例２−１〜２−３では、いずれのレール形状においても、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度の差がＨＶ０と均一にすることができた。しかし、頭部２５ｍｍ深さ位置における硬度が、いずれのレール形状においても、ＨＶ３６１と最も低くなり、頭部１１全体として十分な硬度が得られなかった。一方、実施例２−１〜２−５では、いずれのレール形状においても、比較例２−１〜２−３に比べ、頭部１１の内部の硬度が向上することを確認した。 As shown in Table 3, in Comparative Examples 2-1 to 2-3 in which the cooling rate in the width direction of the parietal surface was made uniform, in any rail shape, at the parietal surface center position and the parietal end position The difference in hardness was uniform with HV0. However, the hardness at the depth position of the head of 25 mm was the lowest at HV361 in any rail shape, and sufficient hardness of the entire head 11 was not obtained. On the other hand, in Examples 2-1 to 2-5, it was confirmed that in any rail shape, the hardness inside the head 11 was improved as compared with Comparative Examples 2-1 to 2-3.

比較例２−４〜２−６では、いずれのレール形状においても、頭部２５ｍｍ深さ位置における硬度が、比較例２−１〜２−３よりも高くなり、実施例２−１〜２−５と同程度となることを確認した。しかし、比較例２−４〜２−６では、頭頂面端部１１ｃの冷却速度が３．０℃／秒であるのに対して、頭頂面中央部１１ａの冷却速度が１．８℃／秒となり、頭頂面において１．２℃／秒の冷却速度の差が生じた。一方、実施例２−１〜２−５では、いずれのレール形状においても、頭頂面端部１１ｃに対する頭頂面中央部１１ａの冷却速度の差がなく、比較例２−４〜２−６に比べ頭頂面を幅方向に均一に冷却できることを確認した。 In Comparative Examples 2-4 to 2-6, in any rail shape, the hardness at the head 25 mm depth position is higher than Comparative Examples 2-1 to 2-3, and Examples 2-1 to 2- It was confirmed that it was about the same as 5. However, in Comparative Examples 2-4 to 2-6, the cooling rate of the parietal surface end portion 11c is 3.0 ° C./sec, whereas the cooling rate of the parietal surface central portion 11a is 1.8 ° C./sec. Thus, a difference in cooling rate of 1.2 ° C./second occurred on the top surface. On the other hand, in Examples 2-1 to 2-5, in any rail shape, there is no difference in the cooling rate of the parietal surface center portion 11a with respect to the parietal surface end portion 11c, compared with Comparative Examples 2-4 to 2-6. It was confirmed that the top surface could be uniformly cooled in the width direction.

また、比較例２−４〜２−６では、いずれのレール形状においても、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度にＨＶ１９の差が生じ、頭頂面の表層位置における幅方向の硬度が不均一になった。一方、実施例２−１〜２−５では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置とにおける硬度の差が０となり、表層位置における硬度が均一になることを確認した。さらに、実施例２−２および実施例２−５では、頭頂多孔板ノズル２０１および頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂの形状が同一となり、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂから噴射される冷却媒体が頭頂面端部１１ｂ，１１ｃに直接噴射されない。このように、頭側多孔板ノズル２１１ａ，２１１ｂから噴射される冷却媒体を制限することで、頭部１１の幅が異なる場合においても、頭頂多孔板ノズル２０１を変更しなくとも頭頂面の幅方向の冷却速度を均一できることを確認した。 Further, in Comparative Examples 2-4 to 2-6, in any rail shape, a difference of HV19 occurs in the hardness between the center position of the parietal surface and the end position of the parietal surface, and the width direction in the surface layer position of the parietal surface is increased. Hardness became non-uniform. On the other hand, in Examples 2-1 to 2-5, it was confirmed that the difference in hardness between the center position of the parietal surface and the end position of the parietal surface was 0, and the hardness at the surface layer position was uniform. Furthermore, in Example 2-2 and Example 2-5, the shape of the parietal perforated plate nozzle 201 and the head side perforated plate nozzles 211a and 211b are the same, and the cooling medium injected from the head side perforated plate nozzles 211a and 211b is different. It is not injected directly into the top surface end portions 11b and 11c. In this way, by limiting the cooling medium sprayed from the head-side perforated plate nozzles 211a and 211b, even when the width of the head 11 is different, the width direction of the top surface without changing the top-perforated plate nozzle 201 It was confirmed that the cooling rate could be made uniform.

次に、本発明者らが行った実施例３について説明する。
実施例３では、レール１の成分による影響を調査するため、成分を変更した複数のレール１について、実施例１と同様の条件で圧延および冷却を行った。また、実施例３では、実施例１と同様に、各条件で製造したレール１からサンプルを切断・採取し、硬度を測定した。サンプルの採取方法および硬度の測定位置・測定方法は、実施例１と同様である。さらに、実施例３では、頭頂面端部１１ｃの角部となる頭角の表面組織を観察した。 Next, Example 3 performed by the present inventors will be described.
In Example 3, in order to investigate the influence of the components of the rail 1, rolling and cooling were performed under the same conditions as in Example 1 for the plurality of rails 1 having changed components. In Example 3, as in Example 1, a sample was cut and collected from the rail 1 manufactured under each condition, and the hardness was measured. The sample collection method and hardness measurement position / measurement method are the same as in Example 1. Furthermore, in Example 3, the surface texture of the head angle, which is the corner of the parietal surface end 11c, was observed.

表４は、実施例３における成分条件、冷却速度、硬度の測定結果、表面組織の観察結果を示す。実施例３−１〜３−３では、レール１の成分を表１に示す条件Ａ〜条件Ｃとし、実施例１における実施例１−９と同じ条件でレール１を製造した。表１に示すように、条件Ｂでは、条件Ａに対してＭｎの含有量を増加させた。また、条件Ｃでは、条件Ｂに対してＣ（炭素）の含有量を増加させた。また、実施例３では各条件について、レール１の製造および硬度の測定の一連の工程による確認を２０回ずつ行った。表４において、冷却速度の実績は２０回での平均値を示す。さらに、表４において、硬度の値は、１回の測定で得られる２ｍ毎に採取したサンプルの平均値をさらに２０回の測定結果で平均した値である。 Table 4 shows the component conditions, cooling rate, hardness measurement results, and surface texture observation results in Example 3. In Examples 3-1 to 3-3, the components of the rail 1 were set to the conditions A to C shown in Table 1, and the rail 1 was manufactured under the same conditions as Example 1-9 in Example 1. As shown in Table 1, in condition B, the Mn content was increased with respect to condition A. In condition C, the C (carbon) content was increased relative to condition B. In Example 3, for each condition, confirmation by a series of steps of manufacturing the rail 1 and measuring the hardness was performed 20 times. In Table 4, the actual cooling rate shows the average value at 20 times. Furthermore, in Table 4, the value of hardness is a value obtained by averaging the average value of samples collected every 2 m obtained by one measurement with the measurement results of 20 more times.

また、実施例３では、実施例３−１〜３−３に対する比較条件として、比較例３−１〜３−９の条件でレール１を製造し、硬度を測定し、表面組織を観察した（比較例３）。比較例３−１〜３−３では、レール１の成分を表１に示す条件Ａ〜条件Ｃとし、実施例１における比較例１−１と同じ条件でレール１を製造した。比較例３−４，３−６，３−８では、レール１の成分を表１に示す条件Ａ〜条件Ｃとし、実施例１における比較例１−３と同じ条件でレール１を製造した。比較例３−５，３−７，３−９では、レール１の成分を表１に示す条件Ａ〜条件Ｃとし、冷却速度を制御する際に、頭頂面中央部１１ａの冷却速度が３．０℃／秒となるように頭頂ヘッダ２０から噴出される冷却媒体の噴射量を制御した。なお、比較例３−５，３−７，３−９におけるその他の条件は、比較例１−３と同じとした。 Moreover, in Example 3, the rail 1 was manufactured under the conditions of Comparative Examples 3-1 to 3-9 as comparative conditions for Examples 3-1 to 3-3, the hardness was measured, and the surface texture was observed ( Comparative Example 3). In Comparative Examples 3-1 to 3-3, the rail 1 was manufactured under the same conditions as in Comparative Example 1-1 in Example 1 with the components of the rail 1 being Condition A to Condition C shown in Table 1. In Comparative Examples 3-4, 3-6, and 3-8, the components of the rail 1 were set to Conditions A to C shown in Table 1, and the rail 1 was manufactured under the same conditions as Comparative Example 1-3 in Example 1. In Comparative Examples 3-5, 3-7, and 3-9, the components of the rail 1 are set to the conditions A to C shown in Table 1, and when the cooling rate is controlled, the cooling rate of the central portion 11a of the parietal surface is 3. The injection amount of the cooling medium ejected from the top header 20 was controlled so as to be 0 ° C./second. Other conditions in Comparative Examples 3-5, 3-7, and 3-9 were the same as those in Comparative Example 1-3.

実施例３−１〜３−３では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置との硬度の差がＨＶ０〜ＨＶ２となり、いずれの成分条件においても頭頂面の幅方向の硬度が均一となることを確認した。また、実施例３−１〜３−３では、いずれの成分条件においても、頭頂面端部１１ｃの表面組織が１００％パーライト組織となることを確認した。さらに、実施例３−１〜３−３では、ＣおよびＭｎの含有量を増加させるに伴い、頭頂面中央部位置、頭頂面端部位置および頭部２５ｍｍ深さ位置における硬度が徐々に増加した。
頭頂面の幅方向の冷却速度を均一にした比較例３−１〜３−３では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置との硬度の差がＨＶ０〜ＨＶ３となり、いずれの成分条件においても頭頂面の幅方向の硬度が均一となった。また、比較例３−１〜３−３では、いずれの成分条件においても、表面組織が１００％パーライトとなった。しかし、比較例３−１〜３−３では、実施例３−１〜３−３の同じ成分条件と比較した場合、いずれの条件において頭部２５ｍｍ深さ位置での硬度が低くなり、実施例３−１〜３−３の同じ成分条件との差がＨＶ１９〜ＨＶ２２となった。 In Examples 3-1 to 3-3, the difference in hardness between the center position of the parietal surface and the end position of the parietal surface is HV0 to HV2, and the hardness in the width direction of the parietal surface is uniform under any of the component conditions. It was confirmed. Moreover, in Examples 3-1 to 3-3, it was confirmed that the surface texture of the parietal surface end portion 11c became a 100% pearlite structure under any of the component conditions. Furthermore, in Examples 3-1 to 3-3, as the contents of C and Mn were increased, the hardness at the parietal surface center position, the parietal surface end position, and the head 25 mm depth position gradually increased. .
In Comparative Examples 3-1 to 3-3 in which the cooling rate in the width direction of the parietal surface was made uniform, the difference in hardness between the parietal surface center position and the parietal surface end position was HV0 to HV3. Also, the hardness in the width direction of the parietal surface became uniform. In Comparative Examples 3-1 to 3-3, the surface texture was 100% pearlite under any of the component conditions. However, in Comparative Examples 3-1 to 3-3, when compared with the same component conditions of Examples 3-1 to 3-3, the hardness at the head 25 mm depth position is low under any condition. The difference with the same component conditions of 3-1 to 3-3 became HV19 to HV22.

比較例３−４，３−６，３−８では、頭頂面中央部１１ａと頭頂面端部１１ｃとの冷却速度の差が１．２℃／秒の差が生じ、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置との硬度の差がＨＶ１９〜ＨＶ３６となった。また、比較例２−４，２−６，２−８では、いずれの成分条件においても、表面組織が１００％パーライトとなったが、実施例３−１〜３−３に比べ、頭頂面の幅方向の硬度が不均一となった。
比較例３−５，３−７，３−９では、頭頂面中央部１１ａの冷却速度が３．０℃／秒となるように冷却媒体の噴射量を制御したことで、頭頂面端部１１ｃの冷却速度が５．０℃／秒となった。また、比較例３−５では、頭頂面中央部位置と頭頂面端部位置との硬度の差がＨＶ３１となり、頭頂面の幅方向の硬度が不均一となった。比較例３−７，３−９では、他の比較例や実施例と異なり、頭頂面端部位置の硬度が頭頂面中央部位置の硬度よりも低くなり、硬度の差がＨＶ２８〜ＨＶ８６となることを確認した。また、比較例３−５の頭頂面端部１１ｃの表面組織は１００％パーライトとなり、比較例３−７，３−９の頭頂面端部１１ｃの表面組織はベイナイトとパーライトとの複合組織となった。 In Comparative Examples 3-4, 3-6, and 3-8, the difference in cooling rate between the parietal surface central portion 11a and the parietal surface end portion 11c is 1.2 ° C./sec, The difference in hardness from the position of the end of the top surface was HV19 to HV36. Further, in Comparative Examples 2-4, 2-6, and 2-8, the surface texture was 100% pearlite in any of the component conditions, but compared with Examples 3-1 to 3-3, The hardness in the width direction became non-uniform.
In Comparative Examples 3-5, 3-7, and 3-9, the amount of cooling medium sprayed was controlled so that the cooling rate of the central portion 11a of the parietal surface was 3.0 ° C./second, so that the end portion 11c of the parietal surface The cooling rate was 5.0 ° C./second. Further, in Comparative Example 3-5, the difference in hardness between the position at the center of the parietal surface and the position at the end of the parietal surface was HV31, and the hardness in the width direction of the parietal surface was not uniform. In Comparative Examples 3-7 and 3-9, unlike the other Comparative Examples and Examples, the hardness at the end of the top surface is lower than the hardness at the center of the top surface, and the difference in hardness is HV28 to HV86. It was confirmed. Moreover, the surface structure of the parietal end 11c of Comparative Example 3-5 is 100% pearlite, and the surface structure of the parietal end 11c of Comparative Examples 3-7 and 3-9 is a composite structure of bainite and pearlite. It was.

以上の結果から、本発明に係るレールの冷却方法および熱処理装置によれば、投資コストやランニングコストを抑制しながらも、レール１の頭頂面中央部１１ａと頭頂面端部１１ｂ，１１ｃとの冷却速度を均一にすることができることを確認できた。 From the above results, according to the rail cooling method and the heat treatment apparatus according to the present invention, the cooling of the top surface center portion 11a and the top surface end portions 11b and 11c of the rail 1 is achieved while suppressing the investment cost and the running cost. It was confirmed that the speed could be made uniform.

１：レール
１１：頭部
１１ａ：頭頂面中央部
１１ｂ，１１ｃ：頭頂面端部
１１ｄ，１１ｅ：頭側面
１１ｆ，１１ｇ：顎下面
１２：ウェブ部
１３：足部
１３ａ：足裏部
２：熱処理装置
２０：頭頂ヘッダ
２０１：頭頂多孔板ノズル
２０２，２０２ａ〜２０２ｅ：ノズル孔
２１ａ，２１ｂ：頭側ヘッダ
２１１ａ，２１１ｂ：頭側多孔板ノズル
２１２，２１２ａ〜２１２ｈ：ノズル孔
２２：足裏ヘッダ
２２１：足裏多孔板ノズル
２３ａ，２３ｂ：支持拘束装置
２４ａ：頭頂面中央部温度計
２４ｂ：頭頂面端部温度計
２５：制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Rail 11: Head 11a: Center part of parietal surface 11b, 11c: End part of parietal surface 11d, 11e: Head side surface 11f, 11g: Lower jaw surface 12: Web part 13: Foot part 13a: Foot sole part 2: Heat processing apparatus 20: Parietal header 201: Parietal perforated plate nozzles 202, 202a to 202e: Nozzle holes 21a, 21b: Head side headers 211a, 211b: Head side perforated plate nozzles 212, 212a-212h: Nozzle holes 22: Foot header 221: Foot Back perforated plate nozzles 23a, 23b: support and restraint device 24a: parietal center thermometer 24b: parietal end thermometer 25: control unit

Claims

When the rail is forcibly cooled by injecting a cooling medium on the top surface and the head side surface of at least the head of the rail that has been hot-rolled over the austenite region temperature, or the rail that has been heated to over the austenite region temperature,
The cooling medium is sprayed onto the parietal surface and the side surface of the head from the parietal header provided opposite to the parietal surface of the rail and the head side header provided opposite to the side surface of the rail. Forcibly cool parts,
From the head-side header, the cooling medium is not directly injected to the end of the top surface,
A method for cooling a rail, wherein the cooling medium is directly sprayed from only one direction from the top header to the end of the top surface of the rail.

When forcibly cooling the rail,
The cooling medium is directly sprayed from only one direction in a range of at least 5 mm inward from both ends in the width direction of the head and in a range of at least 5 mm downward from the upper end of the top surface. rail cooling method described in 1.

A cooling means for forcibly cooling the rail by injecting a cooling medium onto the top surface and the side surface of at least the head of the rail that has been hot-rolled or higher than the austenite temperature or the rail that has been heated to a temperature higher than the austenite temperature. Prepared,
The cooling means directly injects the cooling medium from only one direction to the end of the top surface of the rail ,
As the cooling means, at least a head header provided to face the head top surface of the rail, and a head side header provided to face the head side surface of the rail,
The parietal header and the parietal header are forced to cool the head by injecting a cooling medium onto the parietal surface and the lateral surface of the head,
The head-side header does not directly inject a cooling medium to the end of the top surface,
The top header, a heat treatment apparatus of a direct injection to the rail, characterized in Rukoto cooling medium to the top surface end.