JPH027371B2 - - Google Patents

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、或いは熱処理する
目的で加熱されたオーステナイト域以上の温度域
から冷却して、レール頭部断面に均質で、所定の
強度レベルのレールを製造する熱処理方法に関す
る。 （従来の技術） 近年、鉄道輸送は高軸荷重化、高速化を指向
し、それにともなつてレール頭部の摩耗や疲労が
激しく、レールに要求される特性も一層厳しさを
増し、耐摩耗性や耐損傷性などのより優れた、中
間強度（H_B＞300）から高強度（H_B＞340）まで
の種々の強度レベルのレールが要求されるように
なつてきた。 このような要求を満足し得るレールは、これま
での研究から、微細なパーライト組織を有する鋼
レールであつて、かかるレールは耐摩耗性や耐損
傷性などの点でもすぐれた特性を示すことが知ら
れている。 このような鋼レールとして、たとえば、特開昭
50−140316号公報に開示されているような、炭素
鋼にSi、Mn、Ni、Cr、Mo、Tiなどの元素を添
加して得られる成分系を有する、圧延ままの合金
鋼レールや、特公昭55−23885号公報に開示され
ているような、特段の合金成分を添加することな
く、レール頭部を高温度に再加熱し、所定の温度
域から冷却するとともに、ある温度区間を冷却制
御して得られる熱処理レールがある。熱処理レー
ル製造方法は様々あるが、そのなかで比較的安定
して微細パーライト組織が得られる熱処理方法
に、気体を冷却媒体としてレール断面の頭部を囲
繞する如く配設したノズルから気体冷却媒体をレ
ール頭部に指向して噴射する一体のレール頭部熱
処理用ノズルヘツダーがある。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上に述べた従来のいずれのレー
ル製造法も以下に述べる如き問題がある。 即ち、合金元素を添加し、成分系をコントロー
ルした圧延ままのレールは、合金元素を多量に使
用する必要があり、合金元素が高価であることに
起因し、コスト高となる問題がある。 また、高温度に加熱されたレール頭部に、気体
などの冷却媒体をレール断面の頭部を囲繞するノ
ズルから噴射し、高温域から強制冷却するレール
の製造方法は、一定の強度ノズルのみの製造方法
であり、かつ第１図ａ，ｂに示すようなレール頭
部中央頭頂面および頭側面を連続に囲繞した一体
のノズルカツターが用いられる。そのノズルヘツ
ダーでは冷却に用いられた気体冷却媒体の流れ
は、第１図に示す如くレール断面頭側部から下方
に向けて排出されるため、頭側面の下方になるに
したがつて、冷媒の温度上昇とノズルからの頭側
面への噴射衝突力が弱められ、冷却能力の低下が
おこるとともに、レール頭部あご下の冷却が行わ
れないという問題点がある。その結果レール断面
頭部の硬度分布は、第２図に示す如く頭頂面では
所定の硬度が得られても、頭側面乃至あご下硬度
の低下、またゲージコーナー部の不安定（過冷に
よるベーナイト組織の生成など）という不都合が
ある。 本発明は、高強度という特性のみならず、耐摩
耗性、耐損傷性などの諸特性がレール頭部全断面
に亘つて均質化されたレールの熱処理方法を提供
することを目的としてなされた。 第３図にレール断面頭部表面位置の呼称を表示
する。 （問題点を解決するための手段） この発明の要旨とする処は、安定してパーライ
ト組織が得られる成分系、即ち、Ｃ：0.55〜0.85
％、Si：0.20〜1.20％、Mn：0.50〜1.50％、若し
くはこれにCr：0.10〜0.80％を加えた成分系を基
本とし、必要に応じてNb、Ｖ、Tiなどの一種ま
たは二種以上、残部Feからなる成分系の鋼レー
ルを、熱間圧延を終え、或いは熱処理する目的で
加熱されて、オーステナイト域（以下Ar₃と記
す）以上の高温域にある状態で、レール断面頭部
中央に向けて一定量の気体冷却媒体（空気、N₂
など）をレール頭頂面側および両頭側面側の三方
向からそれぞれ独立に噴射する三方向ノズルで、
レール頭頂面と頭側面およびあご下面を直接冷却
制御し、冷却に用いた気体冷却媒体を両ゲージコ
ーナー部および両頭部付根部から排出させ、過冷
却になりやすいゲージコーナー部の硬度過上昇ま
たはベーナイト等の異組織生成を防ぎながら、頭
頂面、ゲージコーナー、頭側面およびあご下面の
硬度分布を均質化する点を特徴とする熱処理方法
にある。 以下、本発明について図面に示す実施態様を参
照しながら詳細に説明する。 第４図は、本発明を実施するときのノズルヘツ
ダー構成の一例を示す概略図である。第４図にお
いて、１は高温度レールで熱間圧延を終え、或い
は熱処理する目的で加熱され、Ar₃以上の温度域
に保持される。この場合のAr₃以上の温度域は加
速冷却後、耐摩耗性、耐損傷性に富んだ微細パー
ライト組織を得るために必要である。２はレール
頭頂面冷却用上部ヘツダー（以下上部ヘツダーと
記す）、４はレール頭側面あご下面冷却用側部ヘ
ツダー（以下側部ヘツダーと記す）で、いずれも
レール長手方向に沿つて、夫々分離して設けら
れ、かつレール頭頂面冷却用ノズル３はレール頭
頂面に、レール頭頂面あご下面冷却用ノズル５は
レール頭頂面とあご下部に指向して気体冷却媒体
（空気、N₂など）を噴射するように設けて、頭頂
面および頭側面上部分の冷却に使用した冷媒をゲ
ージコーナー側より、頭側面下部分およびあご下
部の冷却に使用した冷媒を頭部付根部より排出す
るようにすることで、ゲージコーナー部の冷却能
が相対的に弱められ、過冷になることなく、あご
下部を含めたレール頭部表面層の均一冷却が確保
され、均質な強度を有するレールを得ることがで
きる。 ６は、レール底面冷却用ノズルヘツダー（以下
下部ノズルヘツダーと記す）であり、上部ノズル
ヘツダー２および頭側部ノズルヘツダー４と同様
に高温度レール１の長手方向に沿つて設けられ、
該レール１の底面に気体冷却媒体を噴射する。下
部ノズルヘツダー６は第４図に示す如く高温度レ
ール１の底面中央部に向けて設けられており、該
レール１の形状制御を行うべく機能する。 本発明は実施態様に説明した如く、レール長手
方向ゲージコーナー部に沿つて、冷却に用いた気
体冷却媒体の排気孔または排気間隙が設けられる
から、ゲージコーナー部は冷媒の直接噴射冷却を
受けることなく、冷却に用いられた気体冷却媒体
の排気流の流れのみで冷却がされるから、直接噴
射冷却を受ける頭頂面および頭側面より相対的に
冷却能は小さくなり、冷却速度はいずれもほぼ同
程度となり、ゲージコーナー部にベーナイト等異
組織は生成しないことがわかつた。またあご下部
への冷却も頭側面冷媒の約半分の量がゲージコー
ナー部排気間隙から排気されるから、あご下部へ
の直接噴射冷却も可能となり、本発明によつて均
質なレール断面頭部表層部硬度を確保できること
を明らかにし、実用化に至つたものである。 （実施例） 次に本発明の実施例について説明する。 以下第１表に示される化学成分を含有せしめた
132ポンド／ヤードの圧延のままでオーステナイ
ト域以上の高温域にあるレールを本発明の方法に
より熱処理した。

【表】 圧延レールは、製造目標を頭部表面下10mmまで
をHv350およびHv360とし、熱処理した。得
られたレール頭部断面硬度分布を第５図ａ，ｂに
示す。第６図に本発明と従来法第１図ａのタイプ
により熱処理した結果との比較を示す。 結果は、本発明によると頭頂面からあご部分ま
で目標硬度（Hv350、Hv360）、あご下もほ
ぼ目標値が得られており、全断面微細パーライト
組織であり、ベーナイト等の有害な製織は認めら
れない。 （発明の効果） 本発明は、以上述べたように構成した結果、耐
摩耗性、耐損傷性にすぐれた均質な熱処理レール
を安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法のレール頭部断面囲繞型ノズル
ヘツダーと気体冷却媒体の流れを示す図、第２図
は従来法（第１図ａタイプ）によつて得られたレ
ール頭部断面硬度分布測定結果、第３図レール頭
部断面表層部の呼称名、第４図は本発明のノズル
ヘツダー構成例と気体冷却媒体の流れを示す断面
図、第５図は本発明の実施により得られたレール
頭部断面硬度分布測定結果、第６図は本発明法と
従来法のレール頭部表面層下１〜1.5mm点の硬度
分布比較図である。 １……高温度レール、２……レール頭頂面冷却
用ヘツダー、３……レール頭頂面冷却用ノズル、
４……レール頭側面冷却用ヘツダー、５……レー
ル頭側面冷却用ノズル、６……レールベース床面
冷却用ノズルヘツダー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レールの頭部温度がオーステナイト域以上で
   ある温度域から、レール断面の頭部を囲繞する如
   く配設したノズルから気体冷却媒体をレール頭部
   に指向して冷却するに際し、気体冷却媒体を該レ
   ール頭頂面、頭側面およびあご下面に向かつて噴
   射させ、該レール頭部ゲージコーナー部および付
   根部から排気させるように排気間隙を設けて冷却
   を行なうようにしたことを特徴とするレールの熱
   処理方法。