JPH09227942A - レールの熱処理方法 - Google Patents
レールの熱処理方法Info
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- JPH09227942A JPH09227942A JP3919396A JP3919396A JPH09227942A JP H09227942 A JPH09227942 A JP H09227942A JP 3919396 A JP3919396 A JP 3919396A JP 3919396 A JP3919396 A JP 3919396A JP H09227942 A JPH09227942 A JP H09227942A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レールの熱処理時間を短くし、熱処理量の向
上をはかる。 【解決手段】 レール１を冷却装置２の中を通過させな
がら、または冷却装置内でオッシレーションさせながら
冷却ブロック２１、２２のノズルから所定量の空気を噴
射させてレール頭部を冷却し、放射温度計３でレール先
端部の頭部温度を計測し、その温度履歴の勾配が変態熱
の発生により緩やかになったときから空気量を増加させ
て冷却を強化する。
上をはかる。 【解決手段】 レール１を冷却装置２の中を通過させな
がら、または冷却装置内でオッシレーションさせながら
冷却ブロック２１、２２のノズルから所定量の空気を噴
射させてレール頭部を冷却し、放射温度計３でレール先
端部の頭部温度を計測し、その温度履歴の勾配が変態熱
の発生により緩やかになったときから空気量を増加させ
て冷却を強化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レールの熱処理方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両の高速化や重量増加に伴う高荷
重化によってレールの摩耗が問題となっており、耐摩耗
性を備えたレールの供給が要望されている。レールの摩
耗部分は、レール頭部の上面と内側側面であるので、こ
の部分のレール表層を微細パーライト組織とすることが
従来から行われている。この微細パーライト組織を得る
熱処理方法として、図６に示すように、主として冷却停
止温度制御して変態温度に保持する恒温変態熱処理と、
主として冷却速度を制御して冷却を行う連続冷却変態熱
処理とがある。
重化によってレールの摩耗が問題となっており、耐摩耗
性を備えたレールの供給が要望されている。レールの摩
耗部分は、レール頭部の上面と内側側面であるので、こ
の部分のレール表層を微細パーライト組織とすることが
従来から行われている。この微細パーライト組織を得る
熱処理方法として、図６に示すように、主として冷却停
止温度制御して変態温度に保持する恒温変態熱処理と、
主として冷却速度を制御して冷却を行う連続冷却変態熱
処理とがある。
【０００３】恒温変態熱処理は、例えば特開昭５４−１
４７１２４号公報等に開示されているが、この方法では
変態終了を完全に終了する必要性から、レールが長時間
高温（図６のＡ点の温度）に保持されるため、自己焼鈍
による軟化現象が起こりやすく、好ましい熱処理方法で
はない。これに対して、連続冷却変態熱処理は、連続的
に冷却を行いながら熱処理が施されるため、工業的に実
現しやすく、様々な冷却媒体を用いた方法が、特開昭５
４−１４８１２４号公報、特開昭５７−８５９２９号公
報、特開昭６１−１４９４３６号公報等に開示されてい
る。このときの冷却のポイントは、図６の線に示すよ
うにパーライト領域を通過するような冷却速度でレール
を冷却することであって、冷却が強すぎると冷却中の温
度履歴が図６の線に示すように冷却されて、金属組織
がベイナイトやマルテンサイトになり、微細パーライト
の組織が得られない。そこで一般には、緩く冷却する緩
冷却が必要である（例えば特公平４−３３８５３号公
報）。具体的には、空気を媒体とした衝風冷却が一般的
である。
４７１２４号公報等に開示されているが、この方法では
変態終了を完全に終了する必要性から、レールが長時間
高温（図６のＡ点の温度）に保持されるため、自己焼鈍
による軟化現象が起こりやすく、好ましい熱処理方法で
はない。これに対して、連続冷却変態熱処理は、連続的
に冷却を行いながら熱処理が施されるため、工業的に実
現しやすく、様々な冷却媒体を用いた方法が、特開昭５
４−１４８１２４号公報、特開昭５７−８５９２９号公
報、特開昭６１−１４９４３６号公報等に開示されてい
る。このときの冷却のポイントは、図６の線に示すよ
うにパーライト領域を通過するような冷却速度でレール
を冷却することであって、冷却が強すぎると冷却中の温
度履歴が図６の線に示すように冷却されて、金属組織
がベイナイトやマルテンサイトになり、微細パーライト
の組織が得られない。そこで一般には、緩く冷却する緩
冷却が必要である（例えば特公平４−３３８５３号公
報）。具体的には、空気を媒体とした衝風冷却が一般的
である。
【０００４】この連続冷却変態熱処理の生産性を向上さ
せるためには、オンライン通過型の冷却装置では冷却ゾ
ーンを長くしてレールの通過速度を上昇させることや、
オフラインにおいて冷却装置内でレールを停止させて冷
却する方式、あるいはレールを冷却装置内でオッシレー
ションさせて冷却する方式では冷却時間を短くすること
などが考えられるが、どちらも前記の所要熱処理条件か
ら、所要の冷却速度には上限があるため、生産性には限
界がある。さらに、時間がかかる１つの大きな理由は、
冷却中に変態が始まると変態による発熱が生じ、風量一
定で冷却を続けると、図６の線に示すように温度が下
がりにくくなり、冷却速度が小さくなる現象があった。
これは、レール表層が変態を開始すると、その部分の温
度が変態発熱によって同じ温度に保たれるため、内部の
熱が表層へ流れず、結果として熱がこもってしまい、冷
却が緩くなる現象である。したがって、本来なら微細パ
ーライト組織を得られる冷却速度で冷却したいにも拘ら
ず、冷却が緩くなりすぎて、結果として冷却時間が長く
なり、熱処理能率が上がらなかった。
せるためには、オンライン通過型の冷却装置では冷却ゾ
ーンを長くしてレールの通過速度を上昇させることや、
オフラインにおいて冷却装置内でレールを停止させて冷
却する方式、あるいはレールを冷却装置内でオッシレー
ションさせて冷却する方式では冷却時間を短くすること
などが考えられるが、どちらも前記の所要熱処理条件か
ら、所要の冷却速度には上限があるため、生産性には限
界がある。さらに、時間がかかる１つの大きな理由は、
冷却中に変態が始まると変態による発熱が生じ、風量一
定で冷却を続けると、図６の線に示すように温度が下
がりにくくなり、冷却速度が小さくなる現象があった。
これは、レール表層が変態を開始すると、その部分の温
度が変態発熱によって同じ温度に保たれるため、内部の
熱が表層へ流れず、結果として熱がこもってしまい、冷
却が緩くなる現象である。したがって、本来なら微細パ
ーライト組織を得られる冷却速度で冷却したいにも拘ら
ず、冷却が緩くなりすぎて、結果として冷却時間が長く
なり、熱処理能率が上がらなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
を解決するためになされたもので、微細パーライト組織
を得るレールの熱処理を短時間で実現するとともに熱処
理量の向上をはかる熱処理方法を提供することを目的と
している。
を解決するためになされたもので、微細パーライト組織
を得るレールの熱処理を短時間で実現するとともに熱処
理量の向上をはかる熱処理方法を提供することを目的と
している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレールの熱
処理方法は、連続冷却変態熱処理によりレールの頭部を
熱処理する方法において、連続冷却変態熱処理中のレー
ルの頭部の温度を計測し、その温度履歴の勾配が変態熱
の発生により緩やかになったときから冷却を強めること
としたものである。
処理方法は、連続冷却変態熱処理によりレールの頭部を
熱処理する方法において、連続冷却変態熱処理中のレー
ルの頭部の温度を計測し、その温度履歴の勾配が変態熱
の発生により緩やかになったときから冷却を強めること
としたものである。
【０００７】本発明は、冷却中のレール頭部表層の変態
による発熱をレール頭部の温度履歴の勾配の変化によっ
て正確に知ることができるので、変態開始以降冷却を強
化させることによって冷却速度を低下させることがな
く、短時間の冷却時間でレール頭部を微細パーライト組
織に熱処理することが可能となり、かつ設備の熱処理能
力を上げることが可能となる。
による発熱をレール頭部の温度履歴の勾配の変化によっ
て正確に知ることができるので、変態開始以降冷却を強
化させることによって冷却速度を低下させることがな
く、短時間の冷却時間でレール頭部を微細パーライト組
織に熱処理することが可能となり、かつ設備の熱処理能
力を上げることが可能となる。
【０００８】また、本発明は、レールを冷却装置の中を
通過させながらレール頭部を連続的に冷却する場合は、
レール先端部の頭部の温度を計測し、その温度履歴の勾
配が緩やかになったときのレール先端部の位置に属する
冷却装置の冷却ゾーン以降の冷却媒体の流量を増加させ
ることを特徴とするものであり、レールを冷却装置の中
でオッシレーションさせながらレール頭部を連続的に冷
却する場合は、温度履歴の勾配が緩やかになったときか
ら冷却装置の各冷却ゾーンの冷却媒体の流量を増加させ
ることを特徴とするものである。本発明は、いうまでも
なくオンライン、オフラインのいずれにも適用可能であ
り、オンラインでの熱処理の場合は請求項２に記載のよ
うにレール通過型の冷却装置を使用し、レール頭部を冷
却する。オフラインでの熱処理の場合は請求項３に記載
のようにレールを冷却装置の中でオッシレーションさせ
ながらレール頭部を冷却する。いずれの方式でも本発明
によれば冷却時間は短い。
通過させながらレール頭部を連続的に冷却する場合は、
レール先端部の頭部の温度を計測し、その温度履歴の勾
配が緩やかになったときのレール先端部の位置に属する
冷却装置の冷却ゾーン以降の冷却媒体の流量を増加させ
ることを特徴とするものであり、レールを冷却装置の中
でオッシレーションさせながらレール頭部を連続的に冷
却する場合は、温度履歴の勾配が緩やかになったときか
ら冷却装置の各冷却ゾーンの冷却媒体の流量を増加させ
ることを特徴とするものである。本発明は、いうまでも
なくオンライン、オフラインのいずれにも適用可能であ
り、オンラインでの熱処理の場合は請求項２に記載のよ
うにレール通過型の冷却装置を使用し、レール頭部を冷
却する。オフラインでの熱処理の場合は請求項３に記載
のようにレールを冷却装置の中でオッシレーションさせ
ながらレール頭部を冷却する。いずれの方式でも本発明
によれば冷却時間は短い。
【０００９】本発明の最も好ましい実施態様によれば、
冷却装置へのレールの装入温度を約８５０℃とし、目標
の冷却停止温度５００℃までを平均冷却速度１〜５℃／
秒で冷却時間１００秒以内で冷却することを特徴とす
る。これによって、理想的な微細パーライト組織が得ら
れる。
冷却装置へのレールの装入温度を約８５０℃とし、目標
の冷却停止温度５００℃までを平均冷却速度１〜５℃／
秒で冷却時間１００秒以内で冷却することを特徴とす
る。これによって、理想的な微細パーライト組織が得ら
れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の熱処理方法を模式
的に示した図である。図において、１はレール、２はレ
ール１の頭部を連続的に冷却する冷却装置である。この
冷却装置２は、複数の冷却ゾーンからなっており、各冷
却ゾーンはさらに複数の冷却ブロック群２Ａ、２Ｂ、２
Ｃ、…に分離して構成されている。そしてさらに、各冷
却ブロック群は、レール頭頂部１Ａを冷却するための冷
却ブロック２１と、レール頭側部１Ｂを冷却するための
冷却ブロック２２の３つの冷却ブロックに分かれてお
り、各冷却ブロックは冷却部位に向けた多孔板方式のノ
ズル（図示せず）を有し、かつ、それぞれ独立に流量を
調整可能となっている。本冷却装置２の冷却媒体は空気
であり、空気ブロア（図示せず）によって空気供給管２
３から各冷却ゾーンの各冷却ブロック群２Ａ、２Ｂ、２
Ｃ、…を構成する各々の冷却ブロック２１、２２に供給
されている。空気流量は図示しない流量調整弁によって
調整される。３は各冷却ブロック群の入側に設置された
放射温度計で、この例ではレール１の頭頂部１Ａの温度
を計測している。
的に示した図である。図において、１はレール、２はレ
ール１の頭部を連続的に冷却する冷却装置である。この
冷却装置２は、複数の冷却ゾーンからなっており、各冷
却ゾーンはさらに複数の冷却ブロック群２Ａ、２Ｂ、２
Ｃ、…に分離して構成されている。そしてさらに、各冷
却ブロック群は、レール頭頂部１Ａを冷却するための冷
却ブロック２１と、レール頭側部１Ｂを冷却するための
冷却ブロック２２の３つの冷却ブロックに分かれてお
り、各冷却ブロックは冷却部位に向けた多孔板方式のノ
ズル（図示せず）を有し、かつ、それぞれ独立に流量を
調整可能となっている。本冷却装置２の冷却媒体は空気
であり、空気ブロア（図示せず）によって空気供給管２
３から各冷却ゾーンの各冷却ブロック群２Ａ、２Ｂ、２
Ｃ、…を構成する各々の冷却ブロック２１、２２に供給
されている。空気流量は図示しない流量調整弁によって
調整される。３は各冷却ブロック群の入側に設置された
放射温度計で、この例ではレール１の頭頂部１Ａの温度
を計測している。
【００１１】
実施例１．以下、上記冷却装置２を用いた本発明の第１
の実施例を説明する。冷却装置２の長さは７５ｍとし、
長さ２５ｍの３つの冷却ゾーンに分け、各冷却ゾーンを
それぞれ６つの冷却ブロック群２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、…に
分けた。この冷却装置２の中を、圧延後、搬送されてき
た長さ２５ｍの１３６ポンド／ヤードのレール１を通過
させてレール頭部を連続的に冷却して熱処理を施した。
レール１の温度は冷却装置２の入側で約８５０℃であ
り、このレール１を冷却装置２によって８５０℃から目
標の冷却停止温度５００℃まで平均３℃／ｓで冷却する
と理想的な微細パーライトの組織が得られる。
の実施例を説明する。冷却装置２の長さは７５ｍとし、
長さ２５ｍの３つの冷却ゾーンに分け、各冷却ゾーンを
それぞれ６つの冷却ブロック群２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、…に
分けた。この冷却装置２の中を、圧延後、搬送されてき
た長さ２５ｍの１３６ポンド／ヤードのレール１を通過
させてレール頭部を連続的に冷却して熱処理を施した。
レール１の温度は冷却装置２の入側で約８５０℃であ
り、このレール１を冷却装置２によって８５０℃から目
標の冷却停止温度５００℃まで平均３℃／ｓで冷却する
と理想的な微細パーライトの組織が得られる。
【００１２】まず、レール１が冷却装置２に入る前に、
各冷却ゾーンの各冷却ブロック２１、２２のノズルから
６Ｎｍ3 ／min ｍ2 の空気を噴射する。レール１の搬送
速度は０．７５ｍ／ｓである。そして、冷却装置２を通
過中のレール１の頭頂部の温度を放射温度計３により計
測した。図２に測定温度の推移を示す。この温度はレー
ル先端が通過後２秒後の各冷却ブロックの放射温度計３
の測定値であるが、これはレール先端から１．５ｍの位
置の頭頂部温度に相当する。また、図２には併せて各冷
却ブロック群間での温度の降下速度（ｄＴ／ｄｔ）が示
してある。本実施例では、第２冷却ゾーンの第４冷却ブ
ロック群で温度の降下速度が小さくなっている。すなわ
ち、これはこの部分のレール頭頂部が変態を開始したこ
とを示している。そこで、レール先端から１．５ｍの位
置の頭頂部が第２冷却ゾーンの第５冷却ブロック群に入
る瞬間から同冷却ブロック群以降の各冷却ブロック２
１、２２からの空気量を６Ｎｍ3 ／min ｍ2 から６．７
Ｎｍ3 ／min ｍ2 に増量して冷却を行った。その結果、
冷却装置２を出た瞬間、レール頭頂部の温度は目標の５
００℃となっており、頭頂下３０ｍｍまで微細パーライ
トの組織が得られた。硬度も十分な値であった。またこ
のときの本冷却装置の熱処理能力は１８２ｔ／ｈｒであ
った。
各冷却ゾーンの各冷却ブロック２１、２２のノズルから
６Ｎｍ3 ／min ｍ2 の空気を噴射する。レール１の搬送
速度は０．７５ｍ／ｓである。そして、冷却装置２を通
過中のレール１の頭頂部の温度を放射温度計３により計
測した。図２に測定温度の推移を示す。この温度はレー
ル先端が通過後２秒後の各冷却ブロックの放射温度計３
の測定値であるが、これはレール先端から１．５ｍの位
置の頭頂部温度に相当する。また、図２には併せて各冷
却ブロック群間での温度の降下速度（ｄＴ／ｄｔ）が示
してある。本実施例では、第２冷却ゾーンの第４冷却ブ
ロック群で温度の降下速度が小さくなっている。すなわ
ち、これはこの部分のレール頭頂部が変態を開始したこ
とを示している。そこで、レール先端から１．５ｍの位
置の頭頂部が第２冷却ゾーンの第５冷却ブロック群に入
る瞬間から同冷却ブロック群以降の各冷却ブロック２
１、２２からの空気量を６Ｎｍ3 ／min ｍ2 から６．７
Ｎｍ3 ／min ｍ2 に増量して冷却を行った。その結果、
冷却装置２を出た瞬間、レール頭頂部の温度は目標の５
００℃となっており、頭頂下３０ｍｍまで微細パーライ
トの組織が得られた。硬度も十分な値であった。またこ
のときの本冷却装置の熱処理能力は１８２ｔ／ｈｒであ
った。
【００１３】なお、比較例として、レール頭頂部の変態
開始後、上記のように空気の増量を行わなかった場合に
は、図２に示すように冷却装置出口での頭頂部温度は６
００℃であり、冷却不足から内部で自己軟化によって硬
度不足となっていた。また、同じレールを同じ冷却装置
で全冷却ゾーン全冷却ブロック群について空気量を６Ｎ
ｍ3 ／min ｍ2 で均一に冷却を行い、かつ冷却装置出口
での頭頂部温度を５００℃とするためには、（冷却時間
を１００秒から１２５秒まで増やし）レールの搬送速度
を０．６ｍ／min まで遅くして通過させなければなら
ず、この場合冷却装置の熱処理能力は１４６ｔ／ｈｒと
なった。一方、同じレールを同じ冷却装置で全冷却ゾー
ン全冷却ブロック群について空気量を初めから６．７Ｎ
ｍ3 ／min ｍ2 で均一に冷却を行った場合には、レール
頭頂部の表層に冷却速度が速すぎたことによる異常組織
（ベイナイト）が観察された。
開始後、上記のように空気の増量を行わなかった場合に
は、図２に示すように冷却装置出口での頭頂部温度は６
００℃であり、冷却不足から内部で自己軟化によって硬
度不足となっていた。また、同じレールを同じ冷却装置
で全冷却ゾーン全冷却ブロック群について空気量を６Ｎ
ｍ3 ／min ｍ2 で均一に冷却を行い、かつ冷却装置出口
での頭頂部温度を５００℃とするためには、（冷却時間
を１００秒から１２５秒まで増やし）レールの搬送速度
を０．６ｍ／min まで遅くして通過させなければなら
ず、この場合冷却装置の熱処理能力は１４６ｔ／ｈｒと
なった。一方、同じレールを同じ冷却装置で全冷却ゾー
ン全冷却ブロック群について空気量を初めから６．７Ｎ
ｍ3 ／min ｍ2 で均一に冷却を行った場合には、レール
頭頂部の表層に冷却速度が速すぎたことによる異常組織
（ベイナイト）が観察された。
【００１４】以上説明したように本発明によれば、目標
の材質を得つつ、かつ冷却装置の熱処理能力を大幅に増
加させることが可能である。一般に、圧延直後の結晶粒
径、添加元素、圧延中の温度履歴等によって変態開始温
度が異なる。したがって、何らかの方法、例えば変態予
測モデルあるいは実験室での実験によって、あらかじめ
変態開始温度を予測し、その温度になった位置から以降
を冷却強化するように熱処理を施すと、実際には結晶粒
径、添加元素、圧延中の温度履歴等微妙な違いから、熱
処理後のレール表層は、ある部分は微細パーライトに、
ある部分はベイナイトにと部位によって材質が大きくば
らつく。しかしながら、本発明によれば、温度変化の特
異性から容易にレール頭頂部の表層の変態開始を知るこ
とが可能となるので、確実かつ安定に微細パーライト組
織を得ることができる。
の材質を得つつ、かつ冷却装置の熱処理能力を大幅に増
加させることが可能である。一般に、圧延直後の結晶粒
径、添加元素、圧延中の温度履歴等によって変態開始温
度が異なる。したがって、何らかの方法、例えば変態予
測モデルあるいは実験室での実験によって、あらかじめ
変態開始温度を予測し、その温度になった位置から以降
を冷却強化するように熱処理を施すと、実際には結晶粒
径、添加元素、圧延中の温度履歴等微妙な違いから、熱
処理後のレール表層は、ある部分は微細パーライトに、
ある部分はベイナイトにと部位によって材質が大きくば
らつく。しかしながら、本発明によれば、温度変化の特
異性から容易にレール頭頂部の表層の変態開始を知るこ
とが可能となるので、確実かつ安定に微細パーライト組
織を得ることができる。
【００１５】実施例２．図３に本発明の第２の実施例に
よる熱処理方法を示す。本実施例は、上記実施例１と同
じ冷却装置２を用いて同じ寸法、重量のレール１をその
冷却装置２の中でオッシレーション幅１ｍで前後に動か
しながら、レール頭部を連続的に冷却して熱処理を施し
たものである。レール１の温度は冷却装置２に装入する
際、約８５０℃であった。このレール１を実施例１と同
じく冷却装置２によって８５０℃から目標の冷却停止温
度５００℃まで平均３℃／ｓで冷却した。
よる熱処理方法を示す。本実施例は、上記実施例１と同
じ冷却装置２を用いて同じ寸法、重量のレール１をその
冷却装置２の中でオッシレーション幅１ｍで前後に動か
しながら、レール頭部を連続的に冷却して熱処理を施し
たものである。レール１の温度は冷却装置２に装入する
際、約８５０℃であった。このレール１を実施例１と同
じく冷却装置２によって８５０℃から目標の冷却停止温
度５００℃まで平均３℃／ｓで冷却した。
【００１６】まず、レール１の頭部に向けて各冷却ゾー
ンの各冷却ブロック２１、２２のノズルから６Ｎｍ3 ／
min ｍ2 の空気を噴射する。この状態の冷却装置２の中
でレール１をオッシレーションしながら冷却し、レール
１の頭頂部の温度を放射温度計３により計測した。図４
に測定温度の推移を示す。この温度はレール先端から３
ｍの位置の頭頂部温度である。また、図４には併せて冷
却速度（ｄＴ／ｄｔ）が示されている。本実施例では、
冷却開始後６０秒で頭頂部温度が６２０℃前後となり、
かつ冷却速度が小さくなっている。すなわちこれはこの
部分のレール頭頂部が変態を開始したことを示してい
る。そこで、この時から空気量を６Ｎｍ3 ／min ｍ2 か
ら６．７Ｎｍ3 ／min ｍ2 に増量して冷却を行った。そ
の結果、冷却開始後１００秒後の温度は５００℃とな
り、ここで冷却を停止した。冷却後このレール１の組織
を調べた結果、頭頂下３０ｍｍまで微細パーライトの組
織が得られ、十分な硬度を有していた。
ンの各冷却ブロック２１、２２のノズルから６Ｎｍ3 ／
min ｍ2 の空気を噴射する。この状態の冷却装置２の中
でレール１をオッシレーションしながら冷却し、レール
１の頭頂部の温度を放射温度計３により計測した。図４
に測定温度の推移を示す。この温度はレール先端から３
ｍの位置の頭頂部温度である。また、図４には併せて冷
却速度（ｄＴ／ｄｔ）が示されている。本実施例では、
冷却開始後６０秒で頭頂部温度が６２０℃前後となり、
かつ冷却速度が小さくなっている。すなわちこれはこの
部分のレール頭頂部が変態を開始したことを示してい
る。そこで、この時から空気量を６Ｎｍ3 ／min ｍ2 か
ら６．７Ｎｍ3 ／min ｍ2 に増量して冷却を行った。そ
の結果、冷却開始後１００秒後の温度は５００℃とな
り、ここで冷却を停止した。冷却後このレール１の組織
を調べた結果、頭頂下３０ｍｍまで微細パーライトの組
織が得られ、十分な硬度を有していた。
【００１７】なお、比較例として、上記のように変態開
始後に空気の増量を行わなかった場合、頭頂部温度を５
００℃まで冷却するためには、１２５秒間冷却する必要
があった。すなわち、本発明によれば、熱処理能力を１
２５／１００＝１．２５、２５％能力を上げることが可
能となった。一方、同じレールを同じ冷却装置で空気量
を初めから６．７Ｎｍ3 ／min ｍ2で均一に冷却を行っ
た場合には、レール頭頂部の表層に冷却速度が速すぎた
ことによる異常組織（ベイナイト）が観察された。
始後に空気の増量を行わなかった場合、頭頂部温度を５
００℃まで冷却するためには、１２５秒間冷却する必要
があった。すなわち、本発明によれば、熱処理能力を１
２５／１００＝１．２５、２５％能力を上げることが可
能となった。一方、同じレールを同じ冷却装置で空気量
を初めから６．７Ｎｍ3 ／min ｍ2で均一に冷却を行っ
た場合には、レール頭頂部の表層に冷却速度が速すぎた
ことによる異常組織（ベイナイト）が観察された。
【００１８】実施例３．図５に本発明の第３の実施例に
よる熱処理方法を示す。本実施例は、上記実施例２と同
じく、同じ寸法、重量のレール１を冷却装置２の中でオ
ッシレーション幅１ｍで前後に動かしながら、レール頭
部を連続的に冷却して熱処理を施したものである。ただ
し、冷却能力を上げる目的で各冷却ブロック２１、２２
の空気供給管２３に、水を混ぜて噴射するように水供給
管４がそれぞれ独立に水流量調整可能に接続している。
レール１の温度は冷却装置２に装入する際、約８５０℃
であった。このレール１を実施例１、２と同じく冷却装
置２によって８５０℃から目標の冷却停止温度５００℃
まで平均３℃／ｓで冷却した。
よる熱処理方法を示す。本実施例は、上記実施例２と同
じく、同じ寸法、重量のレール１を冷却装置２の中でオ
ッシレーション幅１ｍで前後に動かしながら、レール頭
部を連続的に冷却して熱処理を施したものである。ただ
し、冷却能力を上げる目的で各冷却ブロック２１、２２
の空気供給管２３に、水を混ぜて噴射するように水供給
管４がそれぞれ独立に水流量調整可能に接続している。
レール１の温度は冷却装置２に装入する際、約８５０℃
であった。このレール１を実施例１、２と同じく冷却装
置２によって８５０℃から目標の冷却停止温度５００℃
まで平均３℃／ｓで冷却した。
【００１９】まず、レール１の頭部に向けて各冷却ゾー
ンの各冷却ブロック２１、２２のノズルから６Ｎｍ3 ／
min ｍ2 の空気のみを噴射する。この状態の冷却装置２
の中でレール１をオッシレーションしながら冷却を行
い、レール１の頭頂部の温度履歴から冷却速度（ｄＴ／
ｄｔ）を求めた。本実施例では、冷却開始後６０秒で頭
頂部温度が６５０℃前後となり、かつ冷却速度が小さく
なった。すなわちこれはレール頭頂部の変態が開始した
ことを示している。そこで、この時から空気量を６Ｎｍ
3 ／min ｍ2 は変えずに、水供給管４から水を空気中に
５０Ｌ／min ｍ2 の割合で混合させて冷却強化を行っ
た。その結果、冷却開始後１００秒後の温度は５００℃
となり、ここで冷却を停止した。冷却後このレール１の
組織を調べた結果、頭頂下３０ｍｍまで微細パーライト
の組織が得られ、十分な硬度を有していた。
ンの各冷却ブロック２１、２２のノズルから６Ｎｍ3 ／
min ｍ2 の空気のみを噴射する。この状態の冷却装置２
の中でレール１をオッシレーションしながら冷却を行
い、レール１の頭頂部の温度履歴から冷却速度（ｄＴ／
ｄｔ）を求めた。本実施例では、冷却開始後６０秒で頭
頂部温度が６５０℃前後となり、かつ冷却速度が小さく
なった。すなわちこれはレール頭頂部の変態が開始した
ことを示している。そこで、この時から空気量を６Ｎｍ
3 ／min ｍ2 は変えずに、水供給管４から水を空気中に
５０Ｌ／min ｍ2 の割合で混合させて冷却強化を行っ
た。その結果、冷却開始後１００秒後の温度は５００℃
となり、ここで冷却を停止した。冷却後このレール１の
組織を調べた結果、頭頂下３０ｍｍまで微細パーライト
の組織が得られ、十分な硬度を有していた。
【００２０】以上の各実施例ではレール頭頂部１Ａの温
度のみを制御変数としてレール頭頂部の温度を制御する
方法について説明したが、本主旨は、レール頭側部１Ｂ
の温度制御についてもレール頭側部の温度を計測するこ
とにより、同様に制御することができることはいうまで
もない。また、冷却を強化する手段として、実施例１、
２では空気流量の増量、実施例３では水の添加によって
行ったが、他にも例えば、別途設けたノズルから水を噴
射する、使用ノズルを変更または追加する、冷却媒体を
変更する等の冷却強化策が考えられる。
度のみを制御変数としてレール頭頂部の温度を制御する
方法について説明したが、本主旨は、レール頭側部１Ｂ
の温度制御についてもレール頭側部の温度を計測するこ
とにより、同様に制御することができることはいうまで
もない。また、冷却を強化する手段として、実施例１、
２では空気流量の増量、実施例３では水の添加によって
行ったが、他にも例えば、別途設けたノズルから水を噴
射する、使用ノズルを変更または追加する、冷却媒体を
変更する等の冷却強化策が考えられる。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を得ることができる。 （１）オンライン通過型の冷却装置を用いてレール頭部
の熱処理を行う場合には、処理時間が短くなるので通過
速度を上げることが可能となり、設備の熱処理能力を増
強することができる。 （２）オフラインで連続的に冷却する冷却装置を用いた
場合には冷却時間を短くすることが可能である。 （３）変態開始温度を予測して冷却強化をするのに比べ
て、材質のバラツキが少なく、安定した熱処理が可能と
なる。 （４）以上のように、設備的に大きな改造を必要としな
いで、熱処理能力を大幅にアップできるので経済的に優
れている。
によれば次のような効果を得ることができる。 （１）オンライン通過型の冷却装置を用いてレール頭部
の熱処理を行う場合には、処理時間が短くなるので通過
速度を上げることが可能となり、設備の熱処理能力を増
強することができる。 （２）オフラインで連続的に冷却する冷却装置を用いた
場合には冷却時間を短くすることが可能である。 （３）変態開始温度を予測して冷却強化をするのに比べ
て、材質のバラツキが少なく、安定した熱処理が可能と
なる。 （４）以上のように、設備的に大きな改造を必要としな
いで、熱処理能力を大幅にアップできるので経済的に優
れている。
【図１】本発明の第１の実施例による熱処理方法を示す
概要図である。
概要図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるレール頭頂部の
温度履歴および冷却速度を比較例とともに示すグラフで
ある。
温度履歴および冷却速度を比較例とともに示すグラフで
ある。
【図３】本発明の第２の実施例による熱処理方法を示す
概要図である。
概要図である。
【図４】本発明の第２の実施例におけるレール頭頂部の
温度履歴および冷却速度を比較例とともにを示すグラフ
である。
温度履歴および冷却速度を比較例とともにを示すグラフ
である。
【図５】本発明の第３の実施例による熱処理方法を示す
概要図である。
概要図である。
【図６】レール頭部を熱処理する際の恒温変態熱処理お
よび連続冷却変態熱処理における時間と温度との関係を
示すグラフである。
よび連続冷却変態熱処理における時間と温度との関係を
示すグラフである。
【符号の説明】 １ レール １Ａ レール頭頂部 １Ｂ レール頭側部 ２ 冷却装置 ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 冷却ブロック群 ２１、２２ 冷却ブロック ２３ 空気供給管 ３ 放射温度計 ４ 水供給管
Claims (4)
- 【請求項１】 連続冷却変態熱処理によりレールの頭部
を熱処理する方法において、 連続冷却変態熱処理中のレールの頭部の温度を計測し、
その温度履歴の勾配が変態熱の発生により緩やかになっ
たときから冷却を強めることを特徴とするレールの熱処
理方法。 - 【請求項２】 レールを冷却装置の中を通過させながら
レール頭部を連続的に冷却する場合は、レール先端部の
頭部の温度を計測し、その温度履歴の勾配が緩やかにな
ったときの前記レール先端部の位置に属する前記冷却装
置の冷却ゾーン以降の冷却媒体の流量を増加させること
を特徴とする請求項１記載のレールの熱処理方法。 - 【請求項３】 レールを冷却装置の中でオッシレーショ
ンさせながらレール頭部を連続的に冷却する場合は、前
記温度履歴の勾配が緩やかになったときから前記冷却装
置の各冷却ゾーンの冷却媒体の流量を増加させることを
特徴とする請求項１記載のレールの熱処理方法。 - 【請求項４】 前記冷却装置へのレールの装入温度を約
８５０℃とし、目標の冷却停止温度５００℃までを平均
冷却速度１〜５℃／秒で冷却時間１００秒以内で冷却す
ることを特徴とする請求項２または請求項３記載のレー
ルの熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03919396A JP3945545B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | レールの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03919396A JP3945545B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | レールの熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09227942A true JPH09227942A (ja) | 1997-09-02 |
| JP3945545B2 JP3945545B2 (ja) | 2007-07-18 |
Family
ID=12546292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03919396A Expired - Fee Related JP3945545B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | レールの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3945545B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014189880A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Jfe Steel Corp | レールの冷却ヘッダ |
| JP2014189879A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Jfe Steel Corp | レールの冷却方法 |
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| CN107614708A (zh) * | 2015-05-14 | 2018-01-19 | 杰富意钢铁株式会社 | 钢材的制造方法、钢材的冷却装置及钢材 |
| WO2018168969A1 (ja) | 2017-03-15 | 2018-09-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | レールの冷却装置及び製造方法 |
| CN111575470B (zh) * | 2020-06-28 | 2021-01-15 | 西北工业大学 | 一种棒状材料连续温度梯度热处理装置和方法 |
| WO2021250957A1 (ja) * | 2020-06-10 | 2021-12-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱処理レールの硬度予測方法、熱処理方法、硬度予測装置、熱処理装置、製造方法、製造設備、並びに、硬度予測モデルの生成方法 |
| CN114043127A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-02-15 | 中国铁路兰州局集团有限公司兰州工务机械段 | 一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备 |
-
1996
- 1996-02-27 JP JP03919396A patent/JP3945545B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10125405B2 (en) | 2012-06-11 | 2018-11-13 | Primetals Technologies Italy S.R.L. | Method and system for thermal treatments of rails |
| JP2015523467A (ja) * | 2012-06-11 | 2015-08-13 | シーメンス ソシエタ ペル アツィオーニＳｉｅｍｅｎｓ Ｓ．ｐ．Ａ． | レールの熱処理のための方法及びシステム |
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| CN107614708A (zh) * | 2015-05-14 | 2018-01-19 | 杰富意钢铁株式会社 | 钢材的制造方法、钢材的冷却装置及钢材 |
| WO2018168969A1 (ja) | 2017-03-15 | 2018-09-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | レールの冷却装置及び製造方法 |
| CN110402292A (zh) * | 2017-03-15 | 2019-11-01 | 杰富意钢铁株式会社 | 钢轨的冷却装置及制造方法 |
| US11453929B2 (en) | 2017-03-15 | 2022-09-27 | Jfe Steel Corporation | Cooling device and production method for rail |
| WO2021250957A1 (ja) * | 2020-06-10 | 2021-12-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱処理レールの硬度予測方法、熱処理方法、硬度予測装置、熱処理装置、製造方法、製造設備、並びに、硬度予測モデルの生成方法 |
| JP2021195577A (ja) * | 2020-06-10 | 2021-12-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱処理レールの硬度予測方法、熱処理方法、硬度予測装置、熱処理装置、製造方法、製造設備、並びに、硬度予測モデルの生成方法 |
| CN111575470B (zh) * | 2020-06-28 | 2021-01-15 | 西北工业大学 | 一种棒状材料连续温度梯度热处理装置和方法 |
| CN114043127A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-02-15 | 中国铁路兰州局集团有限公司兰州工务机械段 | 一种焊轨基地钢轨焊接接头自动缓速冷却设备 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3945545B2 (ja) | 2007-07-18 |
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