JPH01104720A - 高温レールの冷却法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱間圧延を終え、あるいは熱処理する目的で加
熱された高温度の熱を保有するレールの冷却法に関する
ものである。

（従来の技術） 最近、世界的に鉄道輸送が見立され海外の鉱山鉄道のよ
う′な高軸重車輌あるいは急曲線区間用に使用されるレ
ールは、そのレールのゲージコーナー側（レール頭部隅
角部）で車輪との接触によって著しく変形し、摩耗する
ため、耐摩耗性、対損傷性の優れたレールの開発が望ま
れている。

このような要求を満足し得るレールは、特公昭５４−２
５４９０号公報に開示されているＣｒ、Ｎｂなどの合金
元素を微量添加したソルバイトまたは微細パーライト組
織の熱処理レール、さらには特公昭５７−６１０９３号
公報に開示されているＮｂ、Ｔｉを含有したレールを再
加熱後、制御冷却した高強度レールの製造法、あるいは
特公昭５８−３５５７３号公報に開示されている普通鋼
成分のレールを制御冷却する高頭熱処理レールの耐破壊
性を高める熱処理法など、各種の高強度レールまたは冷
却法が示され、ている。

このように耐摩耗性、耐損傷性は強度が高く、組織的に
もパーライト組織が優れていることが知られている。

さらにまた特開昭５９−７４２２７号公報のように「レ
ール頭部に冷却水を噴射するノズルを多数配設した冷却
ヘッダーと空気地帯とを交互配列した冷却装置」など各
種の冷却装置（冷却方法）が示されているが、一般には
噴射ノズルを多数配列し、水または空気冷媒による。連
続熱処理を行う一過式冷却装置または冷却方法である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これまでの冷却装置または冷却方法は、
ノズルから噴射される冷媒量を調整して、南東ロールな
どで拘束され、走行する高温レールを一過式に熱処理を
行っているため、レールの後端部の冷却開始時期は先端
部より大幅に遅れ、そのため冷却開始温度の低下が生じ
、単一レールの長手方向の硬度など材質を著しくばらつ
かせることになる。

特にレール先端部と後端部との材質差は大きくなるとい
う問題があった。そのために冷却装置前面に保熱炉を設
けることなど、冷却開始温度の確保のための装置を必要
としている。

また次第に高温レールは冷却されながら装入されるから
冷却装置出側で−はレールが到達するまでの間、冷媒の
空吹きとなり、コスト的にも無駄が多くなる問題点があ
る。

これらの点を解消しようとすると、高温レールの熱処理
に必要な所要時間を加えて、冷却装置を検討すると非常
に長い装置となり、設備費、建屋の点からも非現実的な
長さとなり、とても熱間圧延熱を利用したインラインの
直接熱処理の実現は困難である。

またノズルは冷媒がレール頭部に均一に噴射されるよう
一定の間隔毎に多数配列して設けられているが、冷却速
度の制御を冷媒量のｇＩＪ整および冷媒噴射帯と自然放
冷帯または空気冷却帯のくりかえし冷却で行うため、さ
らに拘束ロールなどの影響を受け、材質的にも有害なベ
ーナイトやマルテンサイトなどの異組織の生成、レール
頭部断面硬度およびレール長手方向の硬度ばらつきが生
じる欠点があった。

Ｃ問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
このような従来の問題点を解決するため、冷却開始温度
を確保するための冷却装置前面の保熱炉を設けることな
く、レール熱処理に必要な最短の冷却装置で、微細パー
ライト組織で硬度レベルの均一性に優れたレールｕＢが
得られる高温レールの冷却法を提供することを目的とし
たものである。

その要旨は、高温度の熱を保有するレール頭部に指向す
るノズル口径りなる冷媒噴射ノズルを間隔１０龍ないし
４０ｕで多数配列したの冷却装置（レール長さ）に該レ
ールの頭部を囲繞する如く配設したノズルの距１５１１
ＨをＨ／Ｄ≧５の位置に配置し、冷媒を噴射しながら静
止状態で高温度の熱を保有するレール頭部を冷却する方
法である。

この方法によると、圧延熱を利用するインライン直接熱
処理でも、レール全長再加熱を行ったレールの熱処理で
も、熱処理レール長の冷却装置長で、レール長手方向も
含めて均質で所望の硬度のｍ細バーライト組織の高強度
レールを製造することができる。

以下本発明について詳細に鋭朋する。

ｍ１図に本発明の一実施すリの冷却装置２２縦断面図を
示す。

第１図において、１は高温レールである。高温レール１
は熱間圧延を終え、あるいは熱処理する目的で再加熱さ
れたオーステナイト域以上の温度、その他適宜な温度の
熱を保有する。２は冷却装置である。

冷却装置２は第２図にその横断面を示すように高温レー
ル長の頭部に指向する口径りなる冷媒噴射ノズル３を、
レール長手方向に複数列各々ノズルの間隔Ｐ　ｎ　＋　
１０　ａｍないし４０　ｘｍ　’？！設け、サラに両端
部まで同一冷却速度を得るため高温レールｌと同じ長さ
に多数配列して構成されている。４は冷媒供給管で冷却
装置２に連結して、気体などの冷媒を噴射ノズル３に供
給するもつである。

本発明の目的において、多数配列される冷媒噴射ノズル
３のレール長手方向の間隔Ｐｎはレール即頂部の硬度ば
らつきを防止する上で、極めて重要である。その間隔Ｐ
ｎは１０ｍ−ないし４０ｆｉがよい。

それは流量一定の場合、間ＦＩＡＰ　ｎがｌＯｎ以下に
なると、ノズル孔数が多くなり、そのためノズル口径り
が小さくなり目詰りの心配がある。また４０龍を超える
とノズル孔数は少なくなり、口径りは大きくなるが、ノ
ズル直下部に対してノズルとノズル間の部位の冷却速度
が低下し、そのため硬度が低くなり、硬度ばらつきの差
が大きくなるからである。

またＨ／Ｄ≧５で規定するからＨは大きくなり、冷却強
さが低下して高硬度が得られにくくなる。

このように構成された冷却装置２は、レール頭部表面が
どの部分も同一硬度（同一冷却速度）を得るためには、
高温レール１の頭部からのノズル距離ＨはＨ／Ｄ≧５の
位置に設置する。

噴射冷媒量を少なくし、冷却強さを向上させるにはノズ
ル距ｇｌＨを可能な限り近接させるのが望ましいが、冷
却装置２がＨ／Ｄ＜５の場合、ノズル距Ｍ　Ｈが近接し
すぎて噴射された冷媒に、コア部（芯）と拡散部とが生
じる範暗になり、ノズル直下部とそれ以外の部間に硬度
差（冷却速度差）が発生してしまう。

したがって冷却装置２は、Ｈ／　Ｄ≧５、好ましくはＨ
／Ｄ≧１０の位置に設置するとよい。

ここで冷却装置２の長さは、レール全長に亘ってほぼ同
じ冷却開始温度を確保する上で、熱処理を行う高温レー
ルｌの長さに同じ長さで構成すると高速で短時間に高温
レールｌを装入することが可能になるし、また冷却無効
地帯をなくすこともでき、設備的にもコスト的にも有利
になる。

以上、本発明によると、高温レールは全長に亘ってほぼ
同一冷却開始温度で冷却が開始され、同一冷却速度で冷
却されるから、静止状態にもかかわらずレール長手方向
も含めて均質化した単一レールを製造することができる
。

（実施例） 熱間圧延を終えオーステナイト域温度の熱を保有する１
３６ボンド／ヤード鋼レール（Ｃ：０．７８％、Ｓ　Ｉ
　：　０．２４％、Ｍｎ：０．８７％、長さ：１２．５
ｍ）に口径Ｄ：６１の冷媒噴射ノズルをＰｎ　：　２５
　龍の間隔で多数配列した冷却装置（１２，５ｍ）を、
高温レールの頭部から６０ｍ５（Ｉ（／Ｄ−１０）の位
置に設置し、冷媒（空気）を噴射して冷却した。

その得られたレール頭部の長手方向の硬度分布の結果を
第３図に示す。

なお図中に比較法として上記の冷却装置前面に保熱炉を
設けないで高温レールを連続的に通過させながら、−過
式に冷却した場合の結果を示す。

比較材は、レール先端部では微細パーライト組織を確保
するに必要な温度は確保され、本発明と同じレベルの硬
度が得られるが、後端部になるにつれて温度が降下して
、熱処理に必要な°冷却開始温度の確保が困難となり、
硬度の低下は避けられないことがわかる。

（発明の効果） 上記の結果から明らかなように、本発明によると熱間圧
延レールの熱を利用したインライン直接熱処理も可能で
、冷却装置の前面に保熱炉を設けることなく、レール全
長に亘って均質な高強度レールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の冷却装置縦断面図、第２図はその冷
却装置の横断面図、第３図は、本発明の実施例の結果を
示す。 １：高温レール、　　　　２：冷却装置、３：冷媒噴射
ノズル、　　４：冷媒供給管。 代理人　弁理士　茶　齋　木　立　夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高温度の熱を保有するレールの頭部に指向する口径Ｄ
   なる冷媒噴射ノズルを、レール長手方向に１０ｍｍない
   し４０ｍｍの間隔で配列したレール長さとほぼ同じ長さ
   の冷却装置を、該ノズルと該レールの頭部表面からの距
   離ＨをＨ／Ｄ≧５の位置に設置し、静止状態の高温レー
   ルに冷媒を噴射冷却して、均一な硬度のレールを製造す
   ることを特徴とする高温レールの冷却法。