JPH01127702A - Method and device for thermally treating rail - Google Patents
Method and device for thermally treating railInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鉄道レールの製造方法および装置、特に熱処
理によって高炭素鋼を硬化させる製造方法および装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing railway rails, and in particular to a method and apparatus for hardening high carbon steel by heat treatment.
本発明は、直線性を有するレール製品の処理中に熱変形
をバランスさせ、それによって歪み補正のための後続の
機械的な工程を相当程度減少させるように、レールを加
熱処理することによってレールを硬化させることに特に
応用される。ただし、本発明は、例えば同様な熱処理技
術が用いられ、そして製品の変形が望ましくないような
他の事物または対象分野にも容易に適用し得ることは当
業者にとって明らかである。The present invention provides a method for manufacturing rails by heat treating the rails to balance thermal deformations during processing of straight rail products, thereby significantly reducing subsequent mechanical steps for distortion correction. Especially applied to curing. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be readily applied to other objects or areas of interest, for example where similar heat treatment techniques are used and where product deformation is undesirable.
鉄道レールは典型的には高炭素鋼からなる。車両のサイ
ズ、動力および重量が増加するにつれて、レール上にか
かる荷重や、牽引力、側方垂力が大きくなり、これがレ
ール上の摩耗を促進することになる。このようなレール
寿命の減少は保全や交換のコストを増加させ、また頻繁
な検査や実質的な安全への注意が必要になる。Railway rails are typically made of high carbon steel. As the size, power, and weight of vehicles increase, the loads on the rails, traction forces, and lateral forces increase, which accelerates wear on the rails. This reduction in rail life increases maintenance and replacement costs and requires frequent inspections and substantial safety precautions.
これらの問題を克服するために種々の形態およびタイプ
の強化または硬化レールがレール産業において提案され
、使用されてきたが、すべてが必ずしも満足のいくもの
ではなかった。はとんどの従来の提案において存在する
欠点は経済的および実用的価値に欠けることであった。Various forms and types of reinforced or hardened rails have been proposed and used in the rail industry to overcome these problems, but not all have been necessarily satisfactory. A drawback present in most previous proposals has been their lack of economic and practical value.
従来、摩擦力を受けるレール部分を熱処理することは公
知である。このような熱処理は高炭素または合金鋼のレ
ールに適用される。これらの方法はレール中に金属学的
変態、金属学的容積変化または熱変形により、該レール
の変形を補正するための機械的工程をしばしば必要とす
るという問題がある。このような機械的な補正工程は費
用がかかり、通常は相対的に大きな力を要し、実施が困
難であり、また適用し得るレールの長さも制限される。Conventionally, it is known to heat-treat rail sections that are subjected to frictional forces. Such heat treatment is applied to high carbon or alloy steel rails. These methods have the problem that they often require mechanical steps to compensate for deformations in the rail due to metallurgical transformations, metallurgical volume changes or thermal deformations in the rail. Such mechanical correction steps are expensive, typically require relatively large amounts of force, are difficult to implement, and are limited in the length of rail that can be applied.
さらに、実用可能なレールを生産するには、次工程とし
て直線化工程が必要となる。Furthermore, in order to produce a practical rail, a straightening process is required as the next process.
従来の他の提案として良好な摩耗特性を有する合金鋼の
レールを用いることがあるが、このようなレールはその
容積全体が同一の材質となるので、比較的高価なレール
となる。合金レールは高価であるので、コストが重要な
場合にはその用途が制限されることになる。Other prior proposals include the use of alloy steel rails that have good wear properties, but such rails are relatively expensive because their entire volume is of the same material. Alloy rails are expensive, which limits their use where cost is important.
したがって改善された摩耗特性を有し、しかも合金鋼の
値段よりも低価格で鉄道レールを生産する方法ゼよび装
置が当該産業において長らく要望されていた。Accordingly, there has been a long-standing need in the industry for a method and apparatus for producing railroad rails with improved wear properties and at a cost lower than that of alloy steels.
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、デザイ
ンが簡単で、硬化が必要なレールを経済的に硬化させ、
種々のレールの寸法特性に容易に適合する新しい方法お
よび装置を提供するとともに、歪み補正のための次の機
械的工程の必要性を減少させる耐摩耗性レールを与える
、高炭素鋼鉄道レールの新しい改善された硬化方法およ
び装置を提供することにある。The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to economically harden rails that require hardening with a simple design, and to
A novel method and apparatus for high carbon steel railway rails that provides a new method and apparatus that easily adapts to the dimensional characteristics of various rails, as well as provides a wear-resistant rail that reduces the need for subsequent mechanical steps for distortion correction. An object of the present invention is to provide an improved curing method and apparatus.
本発明によれば、改善された摩耗特性をＹ「するレール
を製造するための鉄道レールの熱処理方法および装置が
提供される。According to the present invention, there is provided a method and apparatus for heat treating railway rails to produce rails with improved wear properties.
このレールは、垂直および水平中立軸のまわりに配置さ
れたヘッド部、ウェッブ部およびフランジ部を有する。The rail has a head section, a web section and a flange section arranged about vertical and horizontal neutral axes.
この方法は、ヘッド部、ウェッブ部およびフランジ部を
有するレール全体を該レール鋼の金属学的変態温度より
以下の第１の特定温度に予熱する第１工程を含む。第２
工程は、該レールのヘッド部およびフランジ部をそれら
の軸のまわりのレールの熱歪みがバランスするように金
属学的変態温度を超える特定温度に加熱することからな
る。第３の工程は、レール内に改善された摩耗特性を有
する望ましい金属構造を生成させ、一方急冷（クエンチ
）プロセスを通して前記軸のまわりのレールの熱歪みを
バランスさせるために、該レールのヘッド部およびフラ
ンジ部を急冷することからなる。この急冷プロセスは、
該レールのヘッド部およびフランジ部を金属学的変態温
度より以下の温度に低下させることからなる。本発明方
法における第４の工程は、レール全体を室温まで冷却し
、前記中立軸のまわりの熱変形のバランスを維持させる
ことからなる。該レールのヘッド部、ウェッブ部および
フランジ部の全体の熱変形をバランスさせることにより
、該レールの硬化を行なう一方、実質的な直線性を有す
るレールの製造が可能になり、そしてこれによって次の
機械的な歪み補正のプロセスの必要性が低減される。The method includes a first step of preheating the entire rail, including the head section, web section, and flange section, to a first specified temperature below the metallurgical transformation temperature of the rail steel. Second
The process consists of heating the head and flange portions of the rail to a certain temperature above the metallurgical transformation temperature so that the thermal strains of the rails about their axes are balanced. The third step is to process the head of the rail to create a desirable metal structure with improved wear properties within the rail while balancing the thermal strain of the rail about the axis through a quenching process. and rapidly cooling the flange. This quenching process
It consists of lowering the head and flange portions of the rail to a temperature below the metallurgical transformation temperature. The fourth step in the method of the invention consists of cooling the entire rail to room temperature and maintaining the balance of thermal deformation around said neutral axis. Balancing the overall thermal deformation of the head, web and flange sections of the rail allows for the production of a rail with substantial straightness while stiffening the rail, and this allows The need for mechanical distortion correction processes is reduced.
本発明の他の態様によれば、予熱工程は該レールを約１
０００°Ｆ（５３８℃）の温度に全体的に加熱すること
からなる。これに引き続き該ヘッド部およびフランジ部
は金属学的変態温度、すなわち合金鋼においてはＡｓを
超える温度に加熱される。該レールの中立軸のまわりの
熱歪みをバランスさせるには、誘導加熱技術を用いるこ
とが好ましい。該ヘッド部およびフランジ部を急冷する
第３工程は、該ヘッド部およびフランジ部を約１０００
’Ｆ （５３８℃）に部分的に空冷することからなる。According to another aspect of the invention, the preheating step heats the rail by about 1
The process consists of heating the entire body to a temperature of 1,000°F (538°C). Following this, the head and flange parts are heated to a metallurgical transformation temperature, ie above As in alloy steels. Preferably, induction heating techniques are used to balance the thermal strain about the neutral axis of the rail. The third step of rapidly cooling the head portion and flange portion cools the head portion and flange portion to about 1000 ml.
consists of partial air cooling to 'F (538°C).
全体的なスプレー急冷手段を用いることができ、これに
より硬化レールの温度を環境温度である室温に低下させ
ることができる。Global spray quench means can be used to reduce the temperature of the cure rail to ambient room temperature.
本発明によれば、上述の方法に用いる装置が提供され、
この装置は、ひとつのレールセクションをレールの金属
学的変態温度より以下の第１の特定温度に加熱する、レ
ール全体に関連して配置された予熱誘導コイルからなる
。レール全体の予熱に引き続き、ヘッド部およびフラン
ジ部をそれぞれ該レールの金属学的変態温度より以上の
特定温度にそれぞれ加熱するために、レールヘッドの誘
導加熱コイルおよびレールフランジの誘導加熱コイルが
配設されている。次に該加熱されたレールを急冷および
冷却する手段が配置され、加熱、急冷および冷却を通じ
て一般的にバランスされた熱歪みを与えるように、該レ
ールのまわりに調整運転できるようになっており、これ
によって硬化された、耐摩耗性の直線レールが得られる
。According to the present invention, an apparatus for use in the above method is provided,
The device consists of a preheating induction coil arranged in relation to the entire rail that heats one rail section to a first specified temperature below the metallurgical transformation temperature of the rail. Following preheating of the entire rail, a rail head induction heating coil and a rail flange induction heating coil are arranged to respectively heat the head and flange sections to specific temperatures above the metallurgical transformation temperature of the rail. has been done. Means for quenching and cooling the heated rail is then disposed and operable around the rail to provide a generally balanced thermal strain through heating, quenching and cooling; This results in a hardened, wear-resistant straight rail.
本発明の他の利点は、機械的歪み補正のプロセス工程の
必要性を減じた、熱処理された実質的に直線性の硬化高
炭素鋼レールを得る方法および装置が得られることであ
る。Another advantage of the present invention is that it provides a method and apparatus for obtaining heat treated, substantially straight, hardened high carbon steel rails that reduce the need for mechanical strain compensation process steps.
本発明の他の利点は、熱処理におけるレール内の残存応
力の生成を制限する高炭素鋼レールの熱処理方法および
装置が提供されることである。Another advantage of the present invention is that a method and apparatus for heat treating high carbon steel rails is provided that limits the generation of residual stresses in the rail during heat treatment.
本発明のさらに他の利点は、物理的な拘束によってレー
ルの長さが相対的に短い長さに制限される従来方法に対
して、無制限の長さのレールを製造することが可能にな
ることである。Yet another advantage of the present invention is that it allows rails of unlimited length to be manufactured, as opposed to conventional methods where physical constraints limit rail lengths to relatively short lengths. It is.
本発明方法および装置のさらに他の利点および利益はこ
の明細書の記載から当業者にとって明らかになるであろ
う。Further advantages and benefits of the method and apparatus of the present invention will become apparent to those skilled in the art from this description.
以下、本発明の好ましい態様を図面によって説明するが
、これらは本発明を制限するものではない。第１図にお
いて、垂直の中立軸１２および水平軸１４を有するレー
ル１０は、熱処理による硬化のために熱処理装置（また
は組立体）１６内に配置され、改善された摩耗特性を有
するレールが製造される。さらに詳細には、レール１０
は、通常のレール構造に従ってヘッド部２０、ウェッブ
部２２およびフランジ部２４を有する。このレールは、
高炭素鋼で一体的に形成することが好ましい。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be explained with reference to the drawings, but these are not intended to limit the present invention. In FIG. 1, a rail 10 having a vertical neutral axis 12 and a horizontal axis 14 is placed in a heat treatment apparatus (or assembly) 16 for hardening by heat treatment, producing a rail with improved wear properties. Ru. In more detail, rail 10
has a head portion 20, a web portion 22 and a flange portion 24 in accordance with normal rail construction. This rail is
Preferably, it is integrally formed of high carbon steel.
典型的なレール１０は長さが長いため、装置１６は移動
するレール１０に関して相対的に固定されたフレーム（
図示せず）に固着され、その際、図に示す矢印２６のよ
うに該レールが装置１６内を通過するようになっている
。上記の代わりに装置１６は回転フレーム（図示せず）
に固着され、この回転フレームが固定レール１０に沿っ
て通過するようにしてもよい、上述のいずれの方法にお
いても、レール１０と熱処理装置１６の間の相対運動の
方向は矢印２６で示される。Due to the long length of a typical rail 10, the device 16 is mounted on a relatively fixed frame (
(not shown) such that the rail passes through the device 16 as indicated by arrow 26 in the figure. Alternatively, the device 16 may include a rotating frame (not shown).
In either of the methods described above, the rotating frame may be fixed to a fixed rail 10 and pass along the fixed rail 10, the direction of relative movement between the rail 10 and the heat treatment device 16 is indicated by the arrow 26.
レール１０を熱処理装置１６で処理するために、まずレ
ール部分が、好ましくはピンチローラ３２．３４．３６
．３８により、装置１６に関してレールを一般的に整列
させるように、配置される。電源（図示せず）によって
予熱誘導コイル４０に電気エネルギーが供給され、レー
ル１０が該レールの金属学的変態温度（詳細は後述する
）より低い温度に予熱される。レールヘッドの誘導子（
インダクター）４６およびこれと対向して配置されたベ
ースまたはフランジの誘導子４８にそれぞれ係合するロ
ール４２．４４のようなガイド手段が誘導子４６．４８
に並んで設けられており、この誘導子によってヘッド部
２０およびフランジ部２４が金属学的変態温度を超える
特定の温度に実質的に同時に加熱され、該レール内に金
属学的変態を生じさせ、そして最終的にレールヘッドの
硬化が行なわれる。レールヘッド部とフランジ部を実質
的に同時に加熱することによって中立軸１２．１４のま
わりのレールの熱的変形がバランスされ、該レールの熱
的または金属学的変形によって該レールが許容し得る直
線性からはずれてカーブまたは屈曲を生じるのが防止さ
れる。ロール５０１５２のようなガイド手段によってヘ
ッド急冷部（クエンチ）５４およびフランジ急冷部５６
が並設され、これらの急冷部５４．５６は、空冷により
酸ヘッド部およびフランジ部の温度を低下させ、レール
が金属学的変態温度より以下の温度になるように運転さ
れる。該レールヘッドの加熱および急冷をコントロール
することにより、レールヘッドの硬化を行なうことによ
って、鉄道レールに望ましい改善された摩耗特性を与え
ることができる。In order to treat the rail 10 in the heat treatment device 16, first the rail section is preferably treated with pinch rollers 32, 34, 36.
．． 38 is arranged to generally align the rails with respect to device 16. A power supply (not shown) supplies electrical energy to preheat induction coil 40 to preheat rail 10 to a temperature below its metallurgical transformation temperature (described in more detail below). Rail head inductor (
Guide means such as rolls 42.44 respectively engage the inductor 46 and the base or flange inductor 48 disposed opposite thereto.
the inductor substantially simultaneously heats the head portion 20 and the flange portion 24 to a certain temperature above the metallurgical transformation temperature to cause a metallurgical transformation in the rail; Finally, the rail head is cured. By heating the rail head section and the flange section substantially simultaneously, the thermal deformation of the rail about the neutral axis 12.14 is balanced and the thermal or metallurgical deformation of the rail allows the rail to maintain its permissible straight line. Unnatural curves or bends are prevented. Head quench section 54 and flange quench section 56 by guide means such as rolls 50152.
are arranged side by side and these quench sections 54, 56 are operated to reduce the temperature of the acid head section and the flange section by air cooling so that the rail is at a temperature below the metallurgical transformation temperature. By controlling the heating and quenching of the rail head, hardening of the rail head can provide the desired improved wear characteristics of the railroad rail.
ガイドロール６２．６４には水スプレー冷却器６６が併
設され、これによってレール１ｏの温度がほぼ室温まで
低下される。ガイドロール６８．７０．７２．７４は最
終的にレールが該熱処理装置１６を通り抜けるための整
列の補助として役立つ。A water spray cooler 66 is attached to the guide rolls 62, 64, thereby reducing the temperature of the rail 1o to approximately room temperature. Guide rolls 68, 70, 72, 74 serve as alignment aids for the final passage of the rail through the heat treatment apparatus 16.
第２図を参照すれば、本発明の加熱、急冷および冷却工
程を示す詳細分解図が示される。この図では、レール１
０は説明のために中立軸１２．１４に沿ってシルエット
として示されている。レール１０の硬化は該レールのヘ
ット部の温度を金属学的変態温度を超える温度に昇温し
、そして該ヘッド部を公知の方法で急冷することによっ
て行なわれ、これにより改善された摩耗特性を有する硬
化ヘッド部２０が形成される。本発明の特徴のひとつは
、レール１０の直線性を維持し、そしてレールの屈曲ま
たは伸長のような次の機械的な歪み補正工程を減するた
めに、中立軸１２．１４のまわりにバランスさせた熱処
理が行なわれることである。レールヘッド部およびフラ
ンジ部２０．２４を金属学的変態温度を超える温度に加
熱することは、これらの部分を誘導加熱によって加熱す
る通常の水冷式誘導子（誘導加熱コイル）４６．４８に
よって行なわれる。誘導加熱は、温度および金属学的変
態の深さを正確にコントロールするための調整可能な加
熱工程を可能にする利益がある。Referring to FIG. 2, a detailed exploded view showing the heating, quenching and cooling steps of the present invention is shown. In this diagram, rail 1
0 is shown as a silhouette along the neutral axis 12.14 for illustrative purposes. Hardening of the rail 10 is accomplished by raising the temperature of the head of the rail above the metallurgical transformation temperature and rapidly cooling the head in a known manner, thereby providing improved wear properties. A curing head portion 20 is formed. One of the features of the invention is that the rail 10 is balanced about a neutral axis 12.14 in order to maintain its straightness and reduce subsequent mechanical distortion correction steps such as bending or extending the rail. heat treatment is performed. Heating of the rail head part and the flange part 20.24 above the metallurgical transformation temperature is carried out by a conventional water-cooled inductor (induction heating coil) 46.48 which heats these parts by induction heating. . Induction heating has the advantage of allowing an adjustable heating process for precise control of temperature and depth of metallurgical transformation.
水平軸のまわりの熱変形のバランスは、該熱変形応力が
バランスするように該ヘット部およびフランジ部を実質
的に同時に加熱することによって達成される。これは、
該ヘッド部で特定温度に加熱される金属の容積とフラン
ジ部で他の温度に加熱される金属の容積を、曲げ応力が
一般に等しく、かつ対向するようにコントロールするこ
とによって行なわれる。垂直軸１２のまわりの熱変形の
バランスは、レールおよび加熱要素の対称性によって達
成される。Balancing the thermal deformation about the horizontal axis is achieved by heating the head and flange substantially simultaneously so that the thermal deformation stresses are balanced. this is,
This is done by controlling the volume of metal heated to a specific temperature in the head and the volume of metal heated to another temperature in the flange so that the bending stresses are generally equal and opposite. Balance of thermal deformation about the vertical axis 12 is achieved by the symmetry of the rails and heating elements.
レールの温度を金属学的変態温度を超える所定レベルの
温度に上昇後、ヘッド部２０の温度を部分的な空冷手段
５４．５６により該ヘッド部２０の硬化に望ましい所定
レベルの温度に低下させる。After raising the temperature of the rail to a predetermined level above the metallurgical transformation temperature, the temperature of the head section 20 is reduced by partial air cooling means 54,56 to a predetermined level of temperature desired for hardening of the head section 20.
誘導子が一般に対向して配置されているように、空冷手
段５４．５６も同じく対向して配置され、そしてフラン
ジ部急冷手段５６は中立軸のまわりの熱変形を再びバラ
ンスするようにフランジ部を急冷する。レールのヘッド
部２０の急冷により咳ヘッド部内に所望の金属組織を形
成し、その結果、所望の硬化を正確に行なうことが注目
される。フランジ部２４の急冷は、該フランジ部内に望
ましい金属組織を得ることにおいて、該フランジ部の熱
変形をヘッド部２０の熱変形とバランスさせることほど
重要ではない。フランジ部の熱変形とヘッド部の熱変形
を等しくすることによってレール１０の歪みを防止する
ことができる。本発明の最後の工程は、該レール全体を
水スプレー６６によって実質的に室温まで冷却すること
を含むが、この工程は、中立軸のまわりの熱変形のバラ
ンスを維持するように行なわれる。As the inductors are generally arranged oppositely, the air cooling means 54,56 are also arranged oppositely, and the flange quenching means 56 cools the flange so as to rebalance the thermal deformation about the neutral axis. Cool quickly. It is noted that the rapid cooling of the rail head 20 forms the desired metallurgy within the cough head, resulting in precisely the desired hardening. Rapid cooling of the flange portion 24 is less important in obtaining the desired metallurgy within the flange portion than balancing the thermal deformation of the flange portion with that of the head portion 20. By making the thermal deformation of the flange portion equal to the thermal deformation of the head portion, distortion of the rail 10 can be prevented. The final step of the invention involves cooling the entire rail to substantially room temperature by water spray 66, this step being done to maintain a balance of thermal deformation about the neutral axis.
第３Ａ図および第３Ｂ図を参照すれば、レール１０が装
置１６内で処理される際の該レールｌＯ内で達成される
温度レベルがグラフに示されている。ヘッド部２０の温
度はグラフ中でＸで示され、またウェッブ部２２の温度
は三角印で示され、またフランジ部２４の温度は黒丸印
で示されている。3A and 3B, the temperature levels achieved within the rail 10 as it is processed within the apparatus 16 are graphically illustrated. The temperature of the head section 20 is indicated by an X in the graph, the temperature of the web section 22 is indicated by a triangle mark, and the temperature of the flange section 24 is indicated by a black circle mark.
破線８０は一般に金属学的変形温度を示す。レールが第
３Ａ図に示すように予熱コイル４０を通って移動すると
、該レール１０のすべての３つノ部分の温度は金属学的
変態温度、この実施例では１０００°Ｆ（５３８℃）よ
り低い温度に昇温される。この金属学的変態温度は合金
鋼においてＡｓより高い温度である。レール１０を予熱
コイル４０によって予熱することによりレール全体が予
め熱膨張し、最終製品における過剰の残留応力の形成の
問題が除去される。ローリングプロセスから得られた、
残留熱を有するレールを処理すること −も本発明の範
囲内である。残留熱は予熱工程の必要性を減するか、ま
たは全く不要にする。予熱後、ヘッド部２０およびフラ
ンジ部２４を誘導子（誘導加熱コイル）４６．４８によ
って金属学的変態温度より以上の温度に加熱し、該ヘッ
ド部の温度を約１９００°Ｆ（１０３８℃）およびフラ
ンジ部の温度を約１５００°Ｆ（８１６℃）に昇温する
。これらの温度は例示的な温度としてのみ示されたもの
である。特定の加熱温度は使用される合金鋼およびレー
ル製品の熱処理の要求度によって変化する。急冷室５４
．５６は冷媒をヘッド部およびフランジ部に送り、それ
らを約１０００°Ｆ（５３８°Ｃ）に冷却し、そして冷
却スプレー６６はレール全体をほぼ室温に冷却する。該
冷媒としては空気またはミスト、もしくは通常知られて
いる急冷手段のどのようなタイプのものも使用可能であ
る。この方法の全体の操作を通して、レールの中立軸１
２．１４のまわりにバランスのとれた熱的および金属学
的な変形が起こるが、レールは冷却スプレー６６を出る
時にはそれが熱処理装置１６に入る際のレールの直線性
と一般的に等しい直線性を有している。レール１０全体
のバランスされた熱変形により、高炭素鋼レールの熱処
理が可能になり、これにより改善された耐摩耗性のレー
ルが供給され、そしてまた通常の熱処理方法により生じ
た歪みを機械的に補正するための曲げまたは伸長工程を
含む、後続の熱処理技術を減するか、不要にすることが
できる。Dashed line 80 generally indicates the metallurgical deformation temperature. As the rail moves through the preheat coil 40 as shown in FIG. 3A, the temperature of all three sections of the rail 10 is below the metallurgical transformation temperature, which in this example is 1000°F (538°C). temperature is increased. This metallurgical transformation temperature is higher than As in alloy steels. By preheating the rail 10 by the preheating coil 40, the entire rail is pre-expanded thermally, eliminating the problem of excessive residual stress formation in the final product. obtained from the rolling process,
It is also within the scope of the invention to treat rails with residual heat. Residual heat reduces or eliminates the need for preheating steps. After preheating, the head portion 20 and flange portion 24 are heated by an inductor (induction heating coil) 46,48 to a temperature above the metallurgical transformation temperature to bring the temperature of the head portion to approximately 1900°F (1038°C) and Raise the temperature of the flange to approximately 1500°F (816°C). These temperatures are provided as exemplary temperatures only. The specific heating temperature will vary depending on the alloy steel used and the heat treatment requirements of the rail product. Rapid cooling chamber 54
．． 56 directs coolant to the head and flange sections, cooling them to approximately 1000° F. (538° C.), and cooling spray 66 cools the entire rail to approximately room temperature. The refrigerant can be air or mist or any type of commonly known quenching means. Throughout the entire operation of this method, the neutral axis of the rail 1
Balanced thermal and metallurgical deformation occurs around 2.14, but when the rail exits the cooling spray 66 it has a straightness generally equal to the straightness of the rail as it enters the heat treatment equipment 16. have. Balanced thermal deformation of the entire rail 10 allows for heat treatment of high carbon steel rails, which provides a rail with improved wear resistance, and also mechanically eliminates the distortion caused by conventional heat treatment methods. Subsequent heat treatment techniques, including corrective bending or stretching steps, can be reduced or eliminated.
第１図は、本発明の一実施例を示すレール熱処理装置で
、鉄道レールが該装置を通過する状態を示す斜視図、第
２図は、説明の便宜のために第１図の特定部分について
断面で表した部分分解図、第３Ａ図は、本発明装置の要
素が部分ごとに示された本発明の熱処理装置内のレール
の立面図、第３Ｂ図は、該熱処理装置の要素によって第
３Ａ図のレール内に生じる温度を示す図である。
１０・・・レール、１２・・・垂直中立軸、１４・・・
水平中立軸、１６・・・熱処理装置、２０・・・ヘッド
部、２２・・・ウェッブ部、２４・・・フランジ部、３
２．３４．３６．３８・・・ピンチロール、４０・・・
誘導コイル、４２．４４・・・ガイド手段、４６・・・
レールヘッド誘導子（誘導加熱コイル）、４８・・・ベ
ースまたはフランジ誘導子（誘導加熱コイル）、５０．
５２・・・ロール、５４．５６・・・急冷手段（急冷ま
たは空冷室）、６２．６４・・・ロール、６６・・・水
スプレー（冷却手段）、６８．７０．７２．７４・・・
ピンチロール。
代理人 弁理士 川 北 武 長
手続補正書く方式）
特許庁長官 小 川 邦 夫 殿
１、事件の表示
昭和６２年 特 許 願 第２１４９５３号２）発明の
名称 レールの熱処理方法および装置３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住 所 アメリカ合衆国、４４４８４ オハイオ州、
ウォーレン、オーバーランド・アベニュー、エヌ・イー
、１７４５番
住 所 東京都中央区日本橋茅場町−丁目１１番８号（
紅菌ビルディング）電話０３ （６３９） ５５９２番
（発送日 昭和６２年１１月２４日）
６、補正の対象 願書、代理権を証明する書面および図
面７、補正の内容
別紙のとおり。
以上FIG. 1 is a perspective view of a rail heat treatment device showing one embodiment of the present invention, showing a state in which a railway rail passes through the device, and FIG. 2 shows specific parts of FIG. 1 for convenience of explanation. FIG. 3A is a partially exploded view in cross-section; FIG. 3A is an elevational view of a rail in a heat treatment apparatus of the present invention showing the elements of the apparatus in sections; FIG. 3A is a diagram showing the temperature generated within the rail of FIG. 3A; FIG. 10...Rail, 12...Vertical neutral axis, 14...
horizontal neutral axis, 16... heat treatment device, 20... head section, 22... web section, 24... flange section, 3
2.34.36.38...pinch roll, 40...
Induction coil, 42.44... Guide means, 46...
Rail head inductor (induction heating coil), 48... Base or flange inductor (induction heating coil), 50.
52...Roll, 54.56...Quick cooling means (quenching or air cooling chamber), 62.64...Roll, 66...Water spray (cooling means), 68.70.72.74...
Pinch roll. Agent Patent attorney Takeshi Kawakita Long procedure amendment writing method) Commissioner of the Patent Office Kunio Ogawa 1. Indication of the case 1988 Patent Application No. 214953 2) Title of the invention Rail heat treatment method and device 3. Amendment Relationship with the person who filed the patent application Address of the patent applicant: Ohio, 44484, United States of America
Warren, Overland Avenue, N.E., 1745 Address 11-8 Nihonbashi Kayabacho-Chome, Chuo-ku, Tokyo (
Hong Kong Building) Telephone: 03 (639) 5592 (Delivery date: November 24, 1986) 6. Subject of amendment: Application form, document certifying power of attorney, and drawing 7. Contents of amendment as shown in attached sheet. that's all
Claims (10)
直および水平中立軸を有するレールを熱処理し、高度の
耐摩耗性を有する金属学的構造を有するレールを製造す
る方法であって、該レールを金運学的変態温度より以下
の第１の特定温度に予熱する第１工程と、該レールのヘ
ッド部とフランジ部を金属学的変態温度を超える第２の
特定温度に加熱し、前記軸のまわりのレールの熱変形を
バランスさせる第２工程と、該レールヘッド部とフラン
ジ部を急冷し、該急冷プロセスを通じて該軸付近のレー
ルの熱変形をバランスさせ、該レール内に望ましい金属
学的構造を生成させる第３工程と、レール全体を該変態
温度以下から室温に後冷却し、該軸のまわりの熱変形の
バランスを維持する第４工程とを有することを特徴とす
るレールの熱処理方法。(1) A method of manufacturing a rail having a metallurgical structure with a high degree of wear resistance by heat treating a rail having a head part, a web part, a flange part, and vertical and horizontal neutral axes, heating the head and flange of the rail to a second specific temperature above the metallurgical transformation temperature; a second step of balancing the thermal deformation of the rail and quenching the rail head and flange, balancing the thermal deformation of the rail near the axis through the quenching process and producing a desired metallurgy within the rail; A method for heat treating a rail, comprising a third step and a fourth step of post-cooling the entire rail from below the transformation temperature to room temperature to maintain a balance of thermal deformation around the axis.
レール全体を約１０００°Ｆ（５３８℃）の温度に加熱
することを含むレールの熱処理方法。(2) A method of heat treating a rail according to claim 1, wherein the first step includes heating the entire rail to a temperature of about 1000°F (538°C).
ッド部を約１９００°Ｆ（１０３８℃）、およびフラン
ジ部を約１５００°Ｆ（８１６℃）に加熱することを含
むレールの熱処理方法。(3) In claim 1, the second step includes heating the head portion to approximately 1900°F (1038°C) and the flange portion to approximately 1500°F (816°C). Method.
ッド部とフランジ部を誘導加熱することを含むレールの
熱処理方法。(4) The rail heat treatment method according to claim 3, wherein the second step includes induction heating the head portion and the flange portion.
ド部とフランジ部を約１０００°Ｆ（５３８℃）に急冷
することを含むレールの熱処理方法。(5) The method of heat treating a rail according to claim 1, wherein the third step includes rapidly cooling the head portion and flange portion to about 1000°F (538°C).
ド部およびフランジ部を部分的に空冷することを含むレ
ールの熱処理方法。(6) The rail heat treatment method according to claim 5, wherein the third step includes partially air cooling the head portion and the flange portion.
をスプレーにより急冷することを含むレールの熱処理方
法。(7) The method for heat treating a rail according to claim 1, wherein the fourth step includes rapidly cooling the entire rail by spraying.
つつ高い耐摩耗性を与えるためにレールを硬化する装置
であって、該装置は、レールの一区分をレールの金属学
的変態温度より以下の第１の特定温度に全体的に加熱す
るための、該レールに関連して配置された予熱誘導コイ
ルと、該レールのヘッド部を金属学的変態温度を超える
第２の特定温度に加熱するためのレールヘッド誘導加熱
コイルと、該レールのフランジ部を金属学的変態温度を
超える第３の特定温度に加熱するためのレールフランジ
誘導加熱コイルとを有し、該第１、第２および第３の温
度は、加熱中に該レールの熱的変形を一般的にバランス
させるために選択され、急冷および冷却中に熱変形が一
般的にバランスされる該レールの急冷および冷却手段と
を有するレールの熱処理装置。(8) An apparatus for hardening a rail to provide increased wear resistance while maintaining substantial straightness of the rail through heat treatment, the apparatus comprising: hardening a section of the rail above the metallurgical transformation temperature of the rail; a preheating induction coil disposed in association with the rail for generally heating the rail to a first specified temperature; and heating the head of the rail to a second specified temperature above the metallurgical transformation temperature. a rail head induction heating coil for heating the flange portion of the rail to a third specified temperature above the metallurgical transformation temperature; a third temperature is selected to generally balance thermal deformations of the rail during heating, and a means for quenching and cooling the rail such that thermal deformations are generally balanced during quenching and cooling. Rail heat treatment equipment.
フランジの加熱コイルは該レールヘッドおよびフランジ
部を実質的に同時に加熱するために一般的に互いに対向
して配置されるレールの熱処理装置。9. The apparatus of claim 8, wherein the head and flange heating coils are generally positioned opposite each other to heat the rail head and flange portions substantially simultaneously.
却手段は、ヘッド空冷手段、対向して配置されたフラン
ジ空冷手段および全体的な水スプレー冷却手段からなり
、該急冷手段は急冷中にレールの熱変形が一般的にバラ
ンスするように配置されているレールの熱処理装置。(10) In claim 8, the quenching and cooling means comprises a head air cooling means, an oppositely disposed flange air cooling means and a general water spray cooling means, wherein the quenching means includes a rail during quenching. The rail heat treatment equipment is arranged so that the thermal deformation of the rail is generally balanced.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62214953A JP2975367B2 (en) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | Rail heat treatment method and apparatus |
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| JP62214953A JP2975367B2 (en) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | Rail heat treatment method and apparatus |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01127702A true JPH01127702A (en) | 1989-05-19 |
| JP2975367B2 JP2975367B2 (en) | 1999-11-10 |
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| JP (1) | JP2975367B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103981353A (en) * | 2014-05-15 | 2014-08-13 | 宝鸡中铁宝桥天元实业发展有限公司 | Double-station heat treatment method of steel rail head and double-station medium-frequency induction hardening device of steel rail |
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1987
- 1987-08-28 JP JP62214953A patent/JP2975367B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2975367B2 (en) | 1999-11-10 |
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|---|---|---|---|
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