JPH0366371B2 - - Google Patents

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JPH0366371B2
JPH0366371B2 JP26234786A JP26234786A JPH0366371B2 JP H0366371 B2 JPH0366371 B2 JP H0366371B2 JP 26234786 A JP26234786 A JP 26234786A JP 26234786 A JP26234786 A JP 26234786A JP H0366371 B2 JPH0366371 B2 JP H0366371B2
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JP
Japan
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rail
cooling
temperature
head
refrigerant
Prior art date
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JP26234786A
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English (en)
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JPS63114923A (ja
Inventor
Keiji Fukuda
Takefumi Suzuki
Yoshiaki Makino
Manabu Sato
Michiaki Ishii
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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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
目的で加熱されたオーステナイト域温度以上の熱
を保有する高温度のレールを冷却する場合におい
て、発生する湾曲形状を矯正し冷却する高温レー
ルの無変形冷却法に関するものである。 (従来の技術) 近年、鉄道輸送は高軸荷重化、高速化を指向
し、それに伴いレール頭部の摩耗や疲労が激し
く、レールに要求される性質も一層きびしく耐摩
耗性、耐疲労性のより優れた高強度レールが要求
されている。 その一般的な製造法としてこれまでの研究で、
熱処理による微細パーライト組織を有する鋼レー
ルは優れた耐摩耗性、耐損傷性を示すことが知ら
れている。 例えば、特開昭59−74227号公報に示される様
にオーステナイト温度域以上のレールを、ローラ
型拘束システムで搬送しながら、レール頭部を制
御冷却する熱処理レールがある。また特開昭61−
60827号公報に示される様に、冷却中のレールの
形状変化を曲り検出器で検出し、得た信号で下部
冷却風量を制御し、曲りを最小にする熱処理方法
がある。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、特開昭59−74227号公報記載の
方法は、レールの形状は上下非対称であるため、
冷却中の上下変形は避けることが出来ないとし
て、レールの頭部と底部からローラーで拘束し、
冷却をしているが、強力な拘束装置を設置してい
るため、設備コストが高く、また冷却時に拘束ロ
ーラーの影響を受け、材質のばらつきが生じやす
いという問題点がある。また特開昭61−60827号
公報記載の方法は、曲り検出器から得た信号で下
部冷却風量を制御し、曲りを最小にする方法で、
曲り検出器の設置など設備コストが高く、また形
状が変化をしはじめてから制御を行うから、形状
制御が遅れがちになる問題点がある。 (問題点を解決するための手段) 本発明はこれまでの高強度レール製造法におけ
る耐摩耗性、耐疲労性など諸性質を損なうことな
く、レールの形状問題を解決した高温レールの冷
却法を提供するもので、その要旨は、熱間圧延を
終えあるいは熱処理する目的で加熱されたオース
テナイト域温度以上の熱を保有する高温度のレー
ルを冷却するにあたり、レール頭頂面および頭側
面は材質上の目標強度を満足する噴射量で冷媒を
噴射しながら冷却するとともに、レール頭部のパ
ーライト変態量が40%乃至60%進行したとき、レ
ール底部をレール頭部冷却の1/2乃至1/5の冷媒噴
射量で冷却を開始し、レール頭部のパーライト変
態がほぼ終了するまで冷却を行う高温レールの無
変形冷却法である。 以下、本発明について図面に示す実施態様例を
参照しながら詳細に説明する。 第1図および第2図は、本発明法を実施するた
めに用いる装置例を概略図で示す。第1図におい
て1は高温度レールで、熱間圧延を終えあるいは
熱処理する目的で加熱されたオーステナイト域温
度以上の熱を保有する。この場合のオーステナイ
ト域温度以上の熱は、加速冷却後耐摩耗性に富ん
だ微細パーライト組織を得るための温度で、レー
ル頭部で約700℃以上であればよい。 2は上部ノズルヘツダーで高温度レール1の長
手方向に沿つて設けられ、かつ該レール1の頭頂
面および頭側面に冷媒(水、空気その他気体およ
びこれらの混合体)を噴霧するように設けられて
いる。上部ノズルヘツダー2の形状は特に限定す
るものではないが、第2図に示す様にレール頭頂
面に向けて冷媒を噴射するノズル11とレール頭
側面と顎下に向けて冷媒を噴射するノズル12で
構成し、冷媒を噴射するとレール頭部表面層の均
一冷却が計られるとともに効率的な冷却ができ
る。 3は下部ノズルヘツダーで、上部ノズルヘツダ
ー2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の底面に冷媒を噴射する。
また下部ノズルヘツダー3の冷媒噴射ノズルは、
第3図に示す様に高温度レール1の底面中央厚肉
部に指向するように該レール1に接近する位置に
集中して設けてもよく、冷媒が底面全面に分散し
て噴射するように設けてもよい。なお、上下部ノ
ズルヘツダー2,3のノズル総断面積比は下部ノ
ズル面積/上部ノズル面積で1/2乃至1/5が本発明
のような目的の冷却において好ましい。 4はレール頭部冷却用冷媒供給パイプで、導入
側は冷媒供給源(図示せず)に、また排出側は上
部冷媒供給調整弁5を介して上部ノズルヘツダー
に連接されている。6はレール底面冷却用冷媒供
給パイプで、導入側は冷媒供給源(図示せず)
に、また排出側は下部冷媒供給調整弁7を介して
下部ノズルヘツダー3に連接されている。下部冷
媒供給調整弁7には、冷却装置入側に設置した冷
却開始温度測定用温度計8から、測定した結果を
入力し、下部冷却開始タイミングを計算し作動さ
せる制御装置9が連接されている。すなわち下部
冷媒供給調整弁7は高温度レール1の頭部のパー
ライト変態量が40%乃至60%進行したとき、下部
の冷媒が供給されるように構成されている。 10は搬送ローラー、13はレールガイドで高
温度レール1の底部両端に長手方向に並べて設け
られている。 次に第1図に示す装置を用いて本発明の方法を
実施する場合について説明する。なお冷媒は、空
気を使用する。 熱間圧延を終えあるいは熱処理する目的で加熱
されたオーステナイト域温度以上の熱を保有する
高温度レール1は、正立の姿勢で長手方向に、第
1図で示すような冷却装置入側でレール頭頂面温
度を温度計8で測定しながら搬送され、冷却装置
内を進行、または静止または往復運動をしながら
連続冷却される。ここで上部ノズルヘツダー2を
シフトアツプ後、高温度レール1をレール長手横
方向で搬送し冷却装置内中央部に固定したのち、
上部ノズルヘツダー2をシフトダウンし冷却を行
うようにしてもよい。 この間、上部ノズルヘツダー2は所定の材質強
度を得ることのできる空気噴射量(噴射圧力P)
とノズルとレール頭部表面との距離Hを一定に与
えておく。 高温度レール1の頭部の冷却が開始され、レー
ル頭部のパーライト変態量が40〜60%進行するに
要する所定の時間だけ経過した時、下部冷媒供給
調整弁7を作動させ下部ノズルヘツダーから冷媒
(空気)を噴射させることによつて頭部との温度
差を小さく保つことができる無変形冷却ができ
る。 以上のように冷却初期の段階で高温度レールの
頭部のみの冷却でよいのは、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レールは、冷
却装置入側に到着する自然冷却中は、レール底部
の温度はール頭部の温度より相対的に速く降下す
るため、低温度になる。この時、高温度レールが
横姿勢の場合、頭部と底部(頭部より温度が低
い)の温度差によつて、第3図aに示す様な頭部
が凸の状態で湾曲(プラス曲り)するが、それを
正立の姿勢に起すと、第4図に示す様な熱間強度
が小さい高温時にはレールの自重のため、ほぼ真
直の状態になり冷却装置内への搬送が可能で、レ
ール頭部の冷却が開始できる。レール頭部の冷却
が開始されると頭部と底部の温度差は急速に小さ
くなる。その状態を更に継続するとその温度差は
逆転し、温度の降下とともに熱間強度も増大しは
じめ、正立の姿勢でも第3図bに示す様な底部が
凸の状態に湾曲(マイナス曲り)してくる。そこ
でレール頭部と底部の温度差が逆転するタイミン
グを捉え、底部からも一定の冷媒量(レール規格
によつて相違するが、下/上冷媒量比は、1/2〜
1/5)で冷却を行うとレールは真直の状態でパー
ライト変態が終了するまで熱処理することが可能
である。そのタイミングは各種規格のレールを用
いて温度測定をしながら冷却を行つた結果、頭部
のパーライト変態が40%乃至60%進行した時点で
底部からの冷却を開始する場合が最もよくバラン
スし、真直の状態で熱処理することが可能である
ことを見い出した。 前記のレール頭部のパーライト変態が40%乃至
60%程度進行するタイミングTcは温度計8で測
定されたレール頭頂面温度θSとあらかじめ分析で
得られている炭素当量Ceqとレール頭部の製造目
標強度の冷却強さFc=(√/H)を用いて次の
(1)式で計算される。 Tc=a+θS・(b+C・θS)+Fc ・(d+e・Fc)+f・Ceq …(1) 但し、 a,b,c,d,e,f:レール形状に係わる
係数 Tc:下部冷媒供給開始タイミング(S) θS:冷却装置入側で測定したレール頭頂面温度
(℃) Fc:レール頭部製造目標強度の冷却強さ(√
P/H) P:ヘツダー圧力(mmAq) H:ノズルとレール頭表面からの距離(mm) Ceq:レールの炭素当量(C+Si/24+Mn/6
+Cr/6) 以上説明した本発明の方法によつて冷却するこ
とによつてレールに要求される耐摩耗性などの各
性質を損うことなく、形状のすぐれたレールを製
造することができる。 (実施例) 次に本発明の実施例について説明する。 表1に示される化学成分を有した132ポンド/
ヤードの圧延熱を有した圧延レール(長さ:39フ
イート)を本発明の方法で冷却を行つた。 第5図はレール頭頂面温度(θS:785℃)を測
定したのち、レール全長を冷却装置に装入し、冷
却を実施した状況を示す。 上部ノズルからは製造目標材質強度Hv:350
(頭頂面中央下5mm位置)を得る風量(Q上)レ
ール長1m当り約29Nm3/min.m、を供給し、第
2図に示すようにノズルとの距離H:50mm一定を
与え連続冷却を行う。 下部ノズルからは冷却装置装入後、表2に示す
規格132ポンド/ヤードレールの係数を用い(1)式
で計算された下部冷却開始タイミングTc:57秒
の時刻に達したとき、空気を噴射した。下部ノズ
ルの風量Q下は、規格132ポンド/ヤードレール
の場合、風量比Q下/Q上は約1/3(下部風量Q
下9Nm3/min.m)である。
【表】 頭頂面表面温度785℃の圧延熱を保有したレー
ルが横姿勢のとき若干のプラス曲りが認められた
が、正立の姿勢に起すと、ほぼ真直な状態にな
る。冷却装置内に装入され上部ノズルにより冷却
が開始されると頭部温度は底部温度に次第に近づ
きほぼ同じタイミングで頭部と底部のパーライト
変態が始まり、レールはほぼ真直な状態が保持さ
れている。そこで頭部のパーライト変態が40%〜
60%進行したタイミング、すなわち(1)式で計算さ
れた57秒後に下部ノズルから冷却が開始される
と、上部ノズルによる頭部と下部ノズルによる底
部の冷却がほぼ等速の冷却速度で制御され、曲り
は殆ど発生しないことが確認された。 こうして得られたレールの材質は、全断面一様
な特に頭部表層部近傍は微細なパーライト組織が
得られ、ベーナイトやマルテンサイトの有害な組
織は認められなかつた。またレール長手方向に亘
つても均一な材質を得ることができる。 (発明の効果) 本発明は曲がり検出器や特別の冷却装置を用い
ることなしにレール頭部の冷却に対応してレール
底部の冷却開始のタイミングをおくらせるだけの
簡単な方法でレールの冷却時の曲がりを安定して
抑制することができまた設備費を安くすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明を実施する装置の
概略説明図、第3図aはレールのプラス曲り、第
3図bはレールのマイナス曲りを説明する図、第
4図は鋼材の熱間強度の説明図、第5図はレール
頭頂面温度を測定した後、レール全長を冷却装置
に装入して、冷却を実施した状況を示す図表であ
る。 1:レール、2:上部ノズルヘツダー、3:下
部ノズルヘツダー、4:レール頭部冷却用冷媒供
給パイプ、5:上部冷媒供給調整弁、6:レール
底面冷却用冷媒供給パイプ、7:下部冷媒供給調
整弁、8:冷却開始温度測定用温度計、9:制御
装置、10:搬送ローラー、11,12:ノズ
ル、13:レールガイド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 熱間圧延を終えあるいは熱処理する目的で加
    熱されたオーステナイト域温度以上の熱を保有す
    る高温度のレールを冷却するにあたり、レール頭
    頂面およびその頭側面は材質上の目標強度を満足
    する噴射量で冷媒を噴射しながら冷却するととも
    に、レール頭部のパーライト変態量が40%乃至60
    %進行したとき、レール底部からレール頭部の1/
    2乃至1/5の冷媒噴射量で冷却を行なうことを特徴
    とする高温レールの無変形冷却法。
JP26234786A 1986-11-04 1986-11-04 高温レ−ルの無変形冷却法 Granted JPS63114923A (ja)

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JPS63114923A JPS63114923A (ja) 1988-05-19
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