JPH10166057A - 反りの少ない残留応力制御レールの製造方法 - Google Patents
反りの少ない残留応力制御レールの製造方法Info
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- JPH10166057A JPH10166057A JP35181696A JP35181696A JPH10166057A JP H10166057 A JPH10166057 A JP H10166057A JP 35181696 A JP35181696 A JP 35181696A JP 35181696 A JP35181696 A JP 35181696A JP H10166057 A JPH10166057 A JP H10166057A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ローラー矯正後のレール軽圧下圧延で生じる
上下方向の反りを、低コストで制御する反りの少ない残
留応力制御レールの製造方法の提供。 【解決手段】 レールの製造におけるローラー矯正後の
レールを上下方向に圧下する軽圧下圧延において、軽圧
下圧延の入口側でレールの頭頂と足裏を、スケール除
去、洗浄、脱脂、またはこれらに潤滑剤を塗布して摩擦
条件を調整することによって、上下方向の反りを制御す
る。また、摩擦条件を一定化した上で、適当な幅方向共
立の上下ロールで圧延すること、またはローラー矯正で
あらかじめ圧延で生じる方向と逆の方向の反りを与える
ことで反りを制御する。軽圧下圧延前の摩擦条件を安定
化させることによって発生する反り量が、予測および調
整できるようになり、矯正量や圧下量等の圧延制御を組
み合わせることによって、低コストの上で、残留応力制
御されて、かつ、反りを制御した形状のよいレールの製
造ができるようになった。
上下方向の反りを、低コストで制御する反りの少ない残
留応力制御レールの製造方法の提供。 【解決手段】 レールの製造におけるローラー矯正後の
レールを上下方向に圧下する軽圧下圧延において、軽圧
下圧延の入口側でレールの頭頂と足裏を、スケール除
去、洗浄、脱脂、またはこれらに潤滑剤を塗布して摩擦
条件を調整することによって、上下方向の反りを制御す
る。また、摩擦条件を一定化した上で、適当な幅方向共
立の上下ロールで圧延すること、またはローラー矯正で
あらかじめ圧延で生じる方向と逆の方向の反りを与える
ことで反りを制御する。軽圧下圧延前の摩擦条件を安定
化させることによって発生する反り量が、予測および調
整できるようになり、矯正量や圧下量等の圧延制御を組
み合わせることによって、低コストの上で、残留応力制
御されて、かつ、反りを制御した形状のよいレールの製
造ができるようになった。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレール製造中に生じ
る残留応力を制御する軽圧下圧延に際してこれに伴う形
状不良、特に反りを解消する方法に関する。
る残留応力を制御する軽圧下圧延に際してこれに伴う形
状不良、特に反りを解消する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レールは上下方向の形状を矯正する目的
で、垂直のローラー矯正を行っている。この矯正工程で
は残留応力として頭部と底部に長手方向引張応力、柱部
に圧縮応力が生じる。これらの残留応力によって頭部は
上へ、足部は下へと逆方向に反りかえろうとするので、
腹部に脆性亀裂ができた場合、亀裂の伝播を著しく促進
させる危険性がある。かつて、米国で実際に腹部脆性亀
裂の伝播によるレールの破損事故があり、大きな問題と
なり、この原因の１つにこの残留応力分布が考えられて
いた。
で、垂直のローラー矯正を行っている。この矯正工程で
は残留応力として頭部と底部に長手方向引張応力、柱部
に圧縮応力が生じる。これらの残留応力によって頭部は
上へ、足部は下へと逆方向に反りかえろうとするので、
腹部に脆性亀裂ができた場合、亀裂の伝播を著しく促進
させる危険性がある。かつて、米国で実際に腹部脆性亀
裂の伝播によるレールの破損事故があり、大きな問題と
なり、この原因の１つにこの残留応力分布が考えられて
いた。
【０００３】そこで、このような残留応力を冶金的にも
しくは機械的に緩和する方法が提案された。
しくは機械的に緩和する方法が提案された。
【０００４】冶金的な残留応力制御方法としては、特開
平２−２８２４２６号開示での「パーライト変態を利用
した、脆性亀裂が頭頂側へ抜けないことを目的とした方
法」が知られているが、腹部脆性亀裂自体をそれほど短
くできていない。
平２−２８２４２６号開示での「パーライト変態を利用
した、脆性亀裂が頭頂側へ抜けないことを目的とした方
法」が知られているが、腹部脆性亀裂自体をそれほど短
くできていない。
【０００５】機械的な残留応力制御方法としては特開平
７−１８５６６０号開示での「ローラー矯正での塑性変
形を軽くすることにより残留応力を軽減する方法」特開
平６−３１２２１６号開示での「ローラー矯正後段で小
径ロールで軽く圧延する方法」が知られている。
７−１８５６６０号開示での「ローラー矯正での塑性変
形を軽くすることにより残留応力を軽減する方法」特開
平６−３１２２１６号開示での「ローラー矯正後段で小
径ロールで軽く圧延する方法」が知られている。
【０００６】これらのうち、後者の技術はレールの頭部
と足裏の表層に圧縮応力を付加するので、腹部脆性亀裂
の伝播を抑制する残留応力分布が得られ、手段として比
較的簡単であるにもかかわらず抜本的に残留応力分布が
改善される点で、非常に有効である。特に小径ロールと
した理由は塑性変形を頭頂と足裏に限定するためであ
り、全体としての形状をほとんど変えることなく残留応
力が付与できるからである。
と足裏の表層に圧縮応力を付加するので、腹部脆性亀裂
の伝播を抑制する残留応力分布が得られ、手段として比
較的簡単であるにもかかわらず抜本的に残留応力分布が
改善される点で、非常に有効である。特に小径ロールと
した理由は塑性変形を頭頂と足裏に限定するためであ
り、全体としての形状をほとんど変えることなく残留応
力が付与できるからである。
【０００７】さらに、この技術では、生産性を落とすこ
となく実施例に示されるように４億通トン以上の長寿命
のレールが得られることがわかった。しかし、特開平６
−３１２２１６号開示の方法は、矯正後であるにも関わ
らず、特に上反り等の形状不良が生じることがある。こ
の上反りは最大で１２ｍあたり６０ｍｍ（曲率半径で３
００ｍ、二次係数換算の曲率（以降単に曲率）で１６７
×１０-3ｍ-1）にも達し、ＡＲＥＡの規格である１２ｍ
あたり１９ｍｍの反り量を遙かに上回る。このような場
合、仕上げにプレス矯正を行ったり、再度曲げ矯正を負
荷する等の対応が必要になる。特に、再度の曲げ矯正を
与えることは残留応力制御の効果がなくなるので、好ま
しくない。
となく実施例に示されるように４億通トン以上の長寿命
のレールが得られることがわかった。しかし、特開平６
−３１２２１６号開示の方法は、矯正後であるにも関わ
らず、特に上反り等の形状不良が生じることがある。こ
の上反りは最大で１２ｍあたり６０ｍｍ（曲率半径で３
００ｍ、二次係数換算の曲率（以降単に曲率）で１６７
×１０-3ｍ-1）にも達し、ＡＲＥＡの規格である１２ｍ
あたり１９ｍｍの反り量を遙かに上回る。このような場
合、仕上げにプレス矯正を行ったり、再度曲げ矯正を負
荷する等の対応が必要になる。特に、再度の曲げ矯正を
与えることは残留応力制御の効果がなくなるので、好ま
しくない。
【０００８】なお、二次係数換算の曲率では、反りを二
次関数ｙ＝ａｘ2に近似させたときのａを２次係数とす
る。
次関数ｙ＝ａｘ2に近似させたときのａを２次係数とす
る。
【０００９】ａ＝１／２Ｒ（Ｒ＝曲率半径）の関係があ
り、また反り量をδとすると、δ≒ａ×（１２）2／４
（ｍ）の関係にある。
り、また反り量をδとすると、δ≒ａ×（１２）2／４
（ｍ）の関係にある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明はローラー矯正
後に残留応力制御するレールの冷間軽圧下圧延（以後単
に軽圧下圧延）で生じる上下方向の反りを、その後にプ
レス矯正や曲げ矯正を行わないで制御することを目的と
している。
後に残留応力制御するレールの冷間軽圧下圧延（以後単
に軽圧下圧延）で生じる上下方向の反りを、その後にプ
レス矯正や曲げ矯正を行わないで制御することを目的と
している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、ロ
ーラー矯正機で真直に矯正されたレールについてロール
との摩擦条件を変えた軽圧下圧延実験と圧延解析を数多
く試み、低コストでの反りの発生しない残留応力制御方
法を検討した。
ーラー矯正機で真直に矯正されたレールについてロール
との摩擦条件を変えた軽圧下圧延実験と圧延解析を数多
く試み、低コストでの反りの発生しない残留応力制御方
法を検討した。
【００１２】当初はこの上反りを防止するために異周速
での異周速圧延による制御方法が考えられた。これがで
きれば発生する上反りに合わせて周速を設定すればよい
ので、簡単に反りの制御ができるはずであった。
での異周速圧延による制御方法が考えられた。これがで
きれば発生する上反りに合わせて周速を設定すればよい
ので、簡単に反りの制御ができるはずであった。
【００１３】しかし、まず、この基本データとしてロー
ルからレールへのマーキングの転写で先進率を測定した
ところ、反りの曲率よりも先進率の方が大きく測定さ
れ、レールとロールの間に既にスべリが存在することが
判明した。また、反りで生じるひずみ差より十分大きい
２％までの異周速圧延を行ったところ、上反りのなくな
る条件を発見できなかった。さらに、異周速圧延では、
レールに不安定な挙動が生じ、圧延自体が不安定となっ
た。したがって、異周速圧延で反りを制御することはほ
とんど不可能であることがわかった。
ルからレールへのマーキングの転写で先進率を測定した
ところ、反りの曲率よりも先進率の方が大きく測定さ
れ、レールとロールの間に既にスべリが存在することが
判明した。また、反りで生じるひずみ差より十分大きい
２％までの異周速圧延を行ったところ、上反りのなくな
る条件を発見できなかった。さらに、異周速圧延では、
レールに不安定な挙動が生じ、圧延自体が不安定となっ
た。したがって、異周速圧延で反りを制御することはほ
とんど不可能であることがわかった。
【００１４】軽圧下圧延の実験や製造をくり返すうち、
上ロールが新品で表面粗度の細かいときに反りが小さい
ことが傾向として現れた。この事実は頭頂側の摩擦係数
が低いと反りが小さくなることを意味している。
上ロールが新品で表面粗度の細かいときに反りが小さい
ことが傾向として現れた。この事実は頭頂側の摩擦係数
が低いと反りが小さくなることを意味している。
【００１５】一般に、板圧延については同じ圧下率のと
き、摩擦係数が高いと荷重が高くなることがわかてい
る。この原理によれば、同じ荷重のとき摩擦係数が低く
なると圧下率が高くなることが言える。この軽圧下圧延
でも上下で同じ荷重で圧延するのであるから、摩擦係数
の低い方に大きい塑性変形が生じ、これを外側にするよ
うな反りが生じると考えられる。
き、摩擦係数が高いと荷重が高くなることがわかてい
る。この原理によれば、同じ荷重のとき摩擦係数が低く
なると圧下率が高くなることが言える。この軽圧下圧延
でも上下で同じ荷重で圧延するのであるから、摩擦係数
の低い方に大きい塑性変形が生じ、これを外側にするよ
うな反りが生じると考えられる。
【００１６】なお、薄板の冷間圧延では、潤滑剤が至る
所で使われており、摩擦係数が上下で異なればそこで生
じる塑性変形量の差によて反りが生じやすいことも既知
である。ただし、板圧延での摩擦の差による反りの発生
はその素材のあまり剛性の高くない方向に生じるもので
あるので、レールの反りのように剛性の大きいものにも
摩擦の差による反りの発生が生じるとはにわかには考え
がたい。
所で使われており、摩擦係数が上下で異なればそこで生
じる塑性変形量の差によて反りが生じやすいことも既知
である。ただし、板圧延での摩擦の差による反りの発生
はその素材のあまり剛性の高くない方向に生じるもので
あるので、レールの反りのように剛性の大きいものにも
摩擦の差による反りの発生が生じるとはにわかには考え
がたい。
【００１７】しかも、レールのローラー矯正では潤滑油
を用いることはほとんどなくレールの上下で摩擦係数が
相違することはマクロ的には存在しないはずである。ま
た、ローラー矯正では潤滑による形状の影響はほとんど
見られていない。したがって、従来の実験や製造におい
て、レールとロールとの摩擦条件についてはほとんど注
意が払われておらず、これを用いた対策も考えられてい
なかった。
を用いることはほとんどなくレールの上下で摩擦係数が
相違することはマクロ的には存在しないはずである。ま
た、ローラー矯正では潤滑による形状の影響はほとんど
見られていない。したがって、従来の実験や製造におい
て、レールとロールとの摩擦条件についてはほとんど注
意が払われておらず、これを用いた対策も考えられてい
なかった。
【００１８】しかし、摩擦条件が反りへ大きい影響を及
ぼすと推察されたので、この関係を詳細に検討した結
果、以下のような知見が得られた。
ぼすと推察されたので、この関係を詳細に検討した結
果、以下のような知見が得られた。
【００１９】１）現状の技術では残留応力制御冷間軽圧
下圧延ではスケールの噛み込み等により頭頂側の摩擦係
数が足裏側に比べて大きくなり、これが上反りの原因の
１つとなっている。
下圧延ではスケールの噛み込み等により頭頂側の摩擦係
数が足裏側に比べて大きくなり、これが上反りの原因の
１つとなっている。
【００２０】２）反りの発生は摩擦条件（摩擦係数）に
大きく左右され、上反りを減少させるには頭頂側をスケ
ール除去、洗浄、潤滑して摩擦係数を下げることが有効
である。
大きく左右され、上反りを減少させるには頭頂側をスケ
ール除去、洗浄、潤滑して摩擦係数を下げることが有効
である。
【００２１】３）逆に足裏側を洗浄、脱脂して摩擦係数
を上げることによって上反りを減少させることができ
る。
を上げることによって上反りを減少させることができ
る。
【００２２】４）酸化スケールはレールとロールの間の
摩擦係数を上げ、レールやロールに疵を入れることがあ
る。
摩擦係数を上げ、レールやロールに疵を入れることがあ
る。
【００２３】５）スケール除去方法としては化学薬品を
用いる方法もあるが、ローラー矯正で機械的に剥離しか
けている状態であるので、水や圧縮空気を当てることや
機械的にブラシでかき落とすような洗浄によってでも十
分に取れることが多い。
用いる方法もあるが、ローラー矯正で機械的に剥離しか
けている状態であるので、水や圧縮空気を当てることや
機械的にブラシでかき落とすような洗浄によってでも十
分に取れることが多い。
【００２４】６）洗浄はスケールを落とす意味では摩擦
係数を下げることになるが、金属接触を起こさせるとい
う意味では摩擦係数を上げることにもなる。
係数を下げることになるが、金属接触を起こさせるとい
う意味では摩擦係数を上げることにもなる。
【００２５】７）頭頂はその表面が上を向いているので
ローラー矯正で剥離したスケールが載ったまま残りやす
く、逆に足裏はその表面が下を向いているのでスケール
が落ちやすい。
ローラー矯正で剥離したスケールが載ったまま残りやす
く、逆に足裏はその表面が下を向いているのでスケール
が落ちやすい。
【００２６】８）頭頂に残ったスケールは摩擦係数の上
昇によって上反りを助長する傾向がある。
昇によって上反りを助長する傾向がある。
【００２７】９）脱脂は汚れていた部分に金属接触を起
こさせる意味で、摩擦係数を上げる意味がある。
こさせる意味で、摩擦係数を上げる意味がある。
【００２８】１０）摩擦係数を下げる潤滑剤として、グ
リース等の潤滑油が有効であるが、粘度の高い廃油でも
有効である。
リース等の潤滑油が有効であるが、粘度の高い廃油でも
有効である。
【００２９】１１）潤滑油の摩擦低減効果を下げる（摩
擦係数を上げる）ためには砂やスケールを混ぜることが
有効である。
擦係数を上げる）ためには砂やスケールを混ぜることが
有効である。
【００３０】１２）汚れやスケールがわずかな場合はス
ケール除去、洗浄、脱脂の工程を飛ばして潤滑剤をその
上に塗布して摩擦条件を安定化させることができる。
ケール除去、洗浄、脱脂の工程を飛ばして潤滑剤をその
上に塗布して摩擦条件を安定化させることができる。
【００３１】１３）実ラインでは、軽圧下冷間圧延ロー
ルにレール頭頂に乗ったまま残った酸化スケールが直接
触れ、これによってロール表面が粗くなり、圧延の度に
摩擦係数が高くなっていく傾向がある。
ルにレール頭頂に乗ったまま残った酸化スケールが直接
触れ、これによってロール表面が粗くなり、圧延の度に
摩擦係数が高くなっていく傾向がある。
【００３２】１４）一方、足裏では酸化スケールが落
ち、また、機械油、疵防止油等の潤滑効果のあるものに
触れたり、この機械油等が足裏側のローラーに転写され
て不均一に潤滑されたり、レール毎に摩擦条件が異なっ
たりした。
ち、また、機械油、疵防止油等の潤滑効果のあるものに
触れたり、この機械油等が足裏側のローラーに転写され
て不均一に潤滑されたり、レール毎に摩擦条件が異なっ
たりした。
【００３３】１５）軽圧下圧延で生じる上反りの曲率の
発生量は圧延前の曲率に関係しない。すなわち、先に逆
方向に軽圧下圧延での上反り分の反りを与えておけば、
圧延後に反りのないレールができる。
発生量は圧延前の曲率に関係しない。すなわち、先に逆
方向に軽圧下圧延での上反り分の反りを与えておけば、
圧延後に反りのないレールができる。
【００３４】１６）図５に示すように、潤滑条件を頭頂
で無潤滑、足裏で一定量の油塗布による潤滑として安定
させると、上反りの発生量は圧延荷重を変化させても、
頭方向へほぼ曲率半径で７７０ｍ前後で一定となる。
で無潤滑、足裏で一定量の油塗布による潤滑として安定
させると、上反りの発生量は圧延荷重を変化させても、
頭方向へほぼ曲率半径で７７０ｍ前後で一定となる。
【００３５】１７）矯正後の軽圧下圧延で生じる反り
は、頭頂と足裏で長手方向の塑性ひずみ量の差によって
生じる。
は、頭頂と足裏で長手方向の塑性ひずみ量の差によって
生じる。
【００３６】１８）下ロールの幅方向の曲率半径がレー
ルに加わる長手方向ひずみ量に大きく影響する。
ルに加わる長手方向ひずみ量に大きく影響する。
【００３７】１９）下ロールの幅方向曲率半径が１６０
０ｍｍ以上とした場合は、接触領域が分散しすぎて足裏
側に塑性変形ができず、ほとんど圧縮応力を付与するこ
とができない。
０ｍｍ以上とした場合は、接触領域が分散しすぎて足裏
側に塑性変形ができず、ほとんど圧縮応力を付与するこ
とができない。
【００３８】２０）下ロールの幅方向曲率半径が７００
ｍｍ以下にした場合は、塑性変形が十分生じるので、足
裏側に圧縮の応力ができるが、塑性変形が集中しすぎ、
上反りが生じる。
ｍｍ以下にした場合は、塑性変形が十分生じるので、足
裏側に圧縮の応力ができるが、塑性変形が集中しすぎ、
上反りが生じる。
【００３９】２１）適正と思われる負荷荷重に広い範囲
があり、この範囲内では制御されるレールの残留応力分
布やレール断面形状が大きくは変化しない。
があり、この範囲内では制御されるレールの残留応力分
布やレール断面形状が大きくは変化しない。
【００４０】２２）下ロールとレール足裏との接触面が
ほぼ楕円形状になり、上ロールとレール頭頂との接触は
適当な範囲にロール形状と製品形状の曲率を等しくすれ
ば、接触面がほぼ長方形になる。
ほぼ楕円形状になり、上ロールとレール頭頂との接触は
適当な範囲にロール形状と製品形状の曲率を等しくすれ
ば、接触面がほぼ長方形になる。
【００４１】２３）図３に示すように上ロールとレール
頭頂との幅方向曲率を等しくし、下ールの幅方向曲率半
径が、７００ｍｍ以上１６００ｍｍ以下の時、荷重の増
加に伴て接触面積の上下での逆転が起きる。
頭頂との幅方向曲率を等しくし、下ールの幅方向曲率半
径が、７００ｍｍ以上１６００ｍｍ以下の時、荷重の増
加に伴て接触面積の上下での逆転が起きる。
【００４２】本発明は．これらの知見に基づいて構成さ
れ、その要旨は次の通りである。
れ、その要旨は次の通りである。
【００４３】（１）ロールを上下に千鳥配置したローラ
ー矯正機を通過させて曲がりを矯正した後、その矯正レ
ール頭部及び底部の長手方向に生じた引張残留応力をそ
の後に配置した５０〜３００ｍｍの小径ロールをもつ圧
延機で上下方向圧下の冷間圧延をすることによって圧縮
残留応力とするに際して、矯正機入り側から冷間圧延の
入り側の間で、少なくともレールの頭部と底部表面のど
ちらかについて、少なくともスケール除去、洗浄、脱
脂、またはこれらに潤滑剤塗布することのどれか１つ以
上を施して摩擦係数を調整し、反りを実質的に許容範囲
に調整することを特徴とする反りの少ない残留応力制御
レールの製造方法。
ー矯正機を通過させて曲がりを矯正した後、その矯正レ
ール頭部及び底部の長手方向に生じた引張残留応力をそ
の後に配置した５０〜３００ｍｍの小径ロールをもつ圧
延機で上下方向圧下の冷間圧延をすることによって圧縮
残留応力とするに際して、矯正機入り側から冷間圧延の
入り側の間で、少なくともレールの頭部と底部表面のど
ちらかについて、少なくともスケール除去、洗浄、脱
脂、またはこれらに潤滑剤塗布することのどれか１つ以
上を施して摩擦係数を調整し、反りを実質的に許容範囲
に調整することを特徴とする反りの少ない残留応力制御
レールの製造方法。
【００４４】（２）上記（１）において頭部側の摩擦係
数を、足部側に比べて低調整することを特徴とする反り
の少ない残留応力制御レールの製造方法。
数を、足部側に比べて低調整することを特徴とする反り
の少ない残留応力制御レールの製造方法。
【００４５】（３）上記（１）において、矯正の時点で
足側へ反りを付与してから、逆方向に同じだけの反りを
発生させる条件の上下方向に圧下する冷間圧延を施すこ
とを特徴とする反りの少ない残留応力制御レールの製造
方法。
足側へ反りを付与してから、逆方向に同じだけの反りを
発生させる条件の上下方向に圧下する冷間圧延を施すこ
とを特徴とする反りの少ない残留応力制御レールの製造
方法。
【００４６】（４）上記（３）において頭部側の摩擦係
数を足部側に比べて低く調整して冷間圧延することを特
徴とする反りの少ない残留応力制御レールの製造方法。
数を足部側に比べて低く調整して冷間圧延することを特
徴とする反りの少ない残留応力制御レールの製造方法。
【００４７】（５）上記（１）の冷間圧延において、頭
部寸法と等しい曲率を持つ上ロールと、半径７００〜１
６００ｍｍの曲率を持つ下ロールを用いて、荷重を変化
させて反り量の調整をすることを特徴とする反りの少な
い残留応力制御レールの製造方法。
部寸法と等しい曲率を持つ上ロールと、半径７００〜１
６００ｍｍの曲率を持つ下ロールを用いて、荷重を変化
させて反り量の調整をすることを特徴とする反りの少な
い残留応力制御レールの製造方法。
【００４８】（６）上記（５）において、頭部と足部と
で無潤滑または同一潤滑剤を使用することを特徴とする
反りの少ない残留応力制御レールの製造方法。
で無潤滑または同一潤滑剤を使用することを特徴とする
反りの少ない残留応力制御レールの製造方法。
【００４９】以下本発明について詳細に説明する。
【００５０】実際に反り防止を実現するためには、反り
を生じないように軽圧下圧延でのレールとロールとの摩
擦条件を意図的に調整する手段と、摩擦の条件を揃える
ことで反り量に再現性を持たせて、予測される反りに対
して逆方向に同じだけの反りを発生させる条件を付与す
る手段とがある。
を生じないように軽圧下圧延でのレールとロールとの摩
擦条件を意図的に調整する手段と、摩擦の条件を揃える
ことで反り量に再現性を持たせて、予測される反りに対
して逆方向に同じだけの反りを発生させる条件を付与す
る手段とがある。
【００５１】まず、反りを生じないように軽圧下圧延で
のレールとロールとの摩擦条件を意図的に調整する手段
について考える。
のレールとロールとの摩擦条件を意図的に調整する手段
について考える。
【００５２】まず、１２）と１３）の知見に示すように
レール頭頂と足裏では安定していない摩擦条件になって
いた。
レール頭頂と足裏では安定していない摩擦条件になって
いた。
【００５３】第１の手段として、本発明者らはスケール
除去、洗浄、脱脂、潤滑材塗布による摩擦条件の調整に
よる反り制御手段を考えた。請求項１および２はこの考
え方に基づくものである。
除去、洗浄、脱脂、潤滑材塗布による摩擦条件の調整に
よる反り制御手段を考えた。請求項１および２はこの考
え方に基づくものである。
【００５４】一般に上反りが多いので、好ましくは頭頂
に摩擦係数を下げるような処理を行い、足裏に摩擦係数
を上げるような処理をすることが望ましい。この場合、
上記知見（２〜１１）に示したように、摩擦係数を上げ
る処理は、脱脂、洗浄、砂やスケールの塗布（添加）で
あり、摩擦係数を下げる処理は、潤滑剤塗布である。
に摩擦係数を下げるような処理を行い、足裏に摩擦係数
を上げるような処理をすることが望ましい。この場合、
上記知見（２〜１１）に示したように、摩擦係数を上げ
る処理は、脱脂、洗浄、砂やスケールの塗布（添加）で
あり、摩擦係数を下げる処理は、潤滑剤塗布である。
【００５５】ただし、下反りが生じた場合、上反りとは
逆の措置が必要になるので、この場合、好ましくは頭頂
に摩擦係数を下げるような処理を行い、足裏に摩擦係数
を上げるような処理をすることが望ましい。
逆の措置が必要になるので、この場合、好ましくは頭頂
に摩擦係数を下げるような処理を行い、足裏に摩擦係数
を上げるような処理をすることが望ましい。
【００５６】
【発明の実施の形態】図１に本発明の請求項１、２を実
施した例を示す。
施した例を示す。
【００５７】ローラー矯止機１で矯正を加えるとレール
３の表面に付着していたスケールが剥離しやすくなる。
これをスケール除去装置４で除去し、洗浄脱脂装置５で
洗浄および脱脂し、潤滑剤塗布装置６で潤滑油を塗布す
る。これらの４、５、６は軽圧下圧延の摩擦条件を安定
化させるためのものである。これらの処理のうち、付着
していたスケール量が少ない等の状況に応じて、スケー
ル除去、洗浄、脱脂、潤滑剤塗布の各工程の内幾つかを
省略することが可能である。これらの手段４、５、６は
矯正機の入り側でもよいが図１のように軽圧下ロール２
に入る直前の方が望ましい。このように処理されたレー
ル３は軽圧下圧延ロール２によて圧延され、残留応力分
布の制御が成される。
３の表面に付着していたスケールが剥離しやすくなる。
これをスケール除去装置４で除去し、洗浄脱脂装置５で
洗浄および脱脂し、潤滑剤塗布装置６で潤滑油を塗布す
る。これらの４、５、６は軽圧下圧延の摩擦条件を安定
化させるためのものである。これらの処理のうち、付着
していたスケール量が少ない等の状況に応じて、スケー
ル除去、洗浄、脱脂、潤滑剤塗布の各工程の内幾つかを
省略することが可能である。これらの手段４、５、６は
矯正機の入り側でもよいが図１のように軽圧下ロール２
に入る直前の方が望ましい。このように処理されたレー
ル３は軽圧下圧延ロール２によて圧延され、残留応力分
布の制御が成される。
【００５８】第２の手段として、摩擦の条件を揃えるこ
とで反り量に再現性を持たせて、予測される反りに対し
て逆方向に同じだけの反りを発生させる条件を付与する
手段を説明する。
とで反り量に再現性を持たせて、予測される反りに対し
て逆方向に同じだけの反りを発生させる条件を付与する
手段を説明する。
【００５９】もし、これらの潤滑による処置で反りがな
くならなくても、１５）の知見により、必要な矯正量が
予測できた場合には、軽圧下圧延またはローラー矯正で
安定的に逆方向へ反る条件を付与して反り制御すること
が可能である。
くならなくても、１５）の知見により、必要な矯正量が
予測できた場合には、軽圧下圧延またはローラー矯正で
安定的に逆方向へ反る条件を付与して反り制御すること
が可能である。
【００６０】請求項３はこの１５）の知見に基づいて、
予めローラーレベラーで予想される反りに対して逆方向
の反りを付与するものである。特に１６）の知見による
と、潤滑条件を安定させれば反り量が安定し、逆方向の
反り発生量の予測がし易くなることになる。そこで、反
りの発生量を安定化させるため、好ましくは少なくとも
頭頂もしくは足裏でスケール除去、脱脂、洗浄、潤滑剤
塗布をして摩擦条件を安定化しておくことが望ましい。
予めローラーレベラーで予想される反りに対して逆方向
の反りを付与するものである。特に１６）の知見による
と、潤滑条件を安定させれば反り量が安定し、逆方向の
反り発生量の予測がし易くなることになる。そこで、反
りの発生量を安定化させるため、好ましくは少なくとも
頭頂もしくは足裏でスケール除去、脱脂、洗浄、潤滑剤
塗布をして摩擦条件を安定化しておくことが望ましい。
【００６１】請求項４は請求項３において頭頂の摩擦係
数を低くすることでその発生する反り量を少なくさせる
意味がある。
数を低くすることでその発生する反り量を少なくさせる
意味がある。
【００６２】なお、反りの規格は例えばＡＲＥＡで１２
ｍで１９ｍｍ以内と決められており、下反りとして、１
３００ｍｍより大きい曲率半径を与えた場合、上反りと
してこの規格からはずれる恐れが出る。反り量を１５ｍ
ｍ以内に治めるとすれば曲率半で６００〜１１００ｍに
すればよい。したがって、好ましくは足側ヘ６００〜１
１００ｍの反りを与えることが望ましい。
ｍで１９ｍｍ以内と決められており、下反りとして、１
３００ｍｍより大きい曲率半径を与えた場合、上反りと
してこの規格からはずれる恐れが出る。反り量を１５ｍ
ｍ以内に治めるとすれば曲率半で６００〜１１００ｍに
すればよい。したがって、好ましくは足側ヘ６００〜１
１００ｍの反りを与えることが望ましい。
【００６３】図１で本発明の請求項３、４について説明
する。
する。
【００６４】ローラー矯正機１で微量の下反りの曲率を
付与されたレール３を４〜６で処理した後、軽圧下圧延
ロール２で圧延する。とくに、４〜６の処理で頭頂を無
潤滑、足裏を油潤滑とすると、軽圧下圧延で頭方向へほ
ぼ曲率半径７７０ｍの上反りが生じるので、この潤滑条
件に固定すると、ローラー矯正機１で付与する下反りは
曲率半径７７０ｍである。
付与されたレール３を４〜６で処理した後、軽圧下圧延
ロール２で圧延する。とくに、４〜６の処理で頭頂を無
潤滑、足裏を油潤滑とすると、軽圧下圧延で頭方向へほ
ぼ曲率半径７７０ｍの上反りが生じるので、この潤滑条
件に固定すると、ローラー矯正機１で付与する下反りは
曲率半径７７０ｍである。
【００６５】次に軽圧下圧延だけで安定的に反りを制御
することを説明する。
することを説明する。
【００６６】請求項５〜６は知見１６）〜２３）に基づ
いて、軽圧下圧延で安定的に反りを制御するものであ
る。
いて、軽圧下圧延で安定的に反りを制御するものであ
る。
【００６７】２１）の知見によれば、荷重は、具体的に
は４００〜１４００ｋＮの範囲であればよく、このと
き、腹部脆性亀裂が伝播し難い残留応力分布に制御さ
れ、１２００ｋＮでもレール高さは０．２ｍｍ程度しか
減少しないことがわかている。また、１４００ｋＮ以上
では柱部の座屈の危険が現れ、４００ｋＮ以下では残留
応力制御が不十分となる。したがって、好ましくは荷重
は４００ｋＮ〜１４００ｋＮの範囲で調節することが望
ましい。
は４００〜１４００ｋＮの範囲であればよく、このと
き、腹部脆性亀裂が伝播し難い残留応力分布に制御さ
れ、１２００ｋＮでもレール高さは０．２ｍｍ程度しか
減少しないことがわかている。また、１４００ｋＮ以上
では柱部の座屈の危険が現れ、４００ｋＮ以下では残留
応力制御が不十分となる。したがって、好ましくは荷重
は４００ｋＮ〜１４００ｋＮの範囲で調節することが望
ましい。
【００６８】２２）の知見に述べた接触面形状の模式図
を図２に示す。これによると、荷重を上げていくと、下
ロールとレールの接触面は長手方向と幅方向の両方に伸
びるので２次関数的に、上ロールとレールの接触面は長
手方向のみに伸びるので１次関数的に、それぞれ接触面
が広がる。荷重の増加に対して上ロール側は接触面の広
がり方が少ないので、下ロール側に比べて変形が集中
し、大きく変形する。変形の大きい方が外側になるよう
に反るので、結局、荷重を大きくすると下反りへ変化す
る傾向が出てくる。これを応用して荷重を変化させるこ
とによって反り制御することが可能となる。
を図２に示す。これによると、荷重を上げていくと、下
ロールとレールの接触面は長手方向と幅方向の両方に伸
びるので２次関数的に、上ロールとレールの接触面は長
手方向のみに伸びるので１次関数的に、それぞれ接触面
が広がる。荷重の増加に対して上ロール側は接触面の広
がり方が少ないので、下ロール側に比べて変形が集中
し、大きく変形する。変形の大きい方が外側になるよう
に反るので、結局、荷重を大きくすると下反りへ変化す
る傾向が出てくる。これを応用して荷重を変化させるこ
とによって反り制御することが可能となる。
【００６９】図３に弾性解析で得られた接触面積と荷重
の関係を示す。頭頂側の解析値は接触幅が４０ｍｍのと
きを想定している。下ロールの曲率半径が７００ｍｍの
とき、１４００ｋＮ近傍で接触面積が等しくなる。ま
た、曲率半径が１２００ｍｍのとき６００ｋＮ近傍で接
触面積が等しくなると計算された。このようにして１
５）の知見が得られた。
の関係を示す。頭頂側の解析値は接触幅が４０ｍｍのと
きを想定している。下ロールの曲率半径が７００ｍｍの
とき、１４００ｋＮ近傍で接触面積が等しくなる。ま
た、曲率半径が１２００ｍｍのとき６００ｋＮ近傍で接
触面積が等しくなると計算された。このようにして１
５）の知見が得られた。
【００７０】これらの解析結果に対しては次のような考
察を加える。
察を加える。
【００７１】頭の接触面積＞足裏の接触面積のとき、足
側に高い応力が集中するので、足側が大きく変形し、上
反りとなる。逆に頭の接触面積＜足裏の接触面積のと
き、頭側に高い応力が集中するので、頭側が大きく変形
し、下反りとなる。しかし、軽圧下圧延では荷重が０か
ら急にかかるわけではな低い荷重で一旦、上反りを生じ
させた後、下反りへの効果が出る。こう考えると、接触
面積が頭部と足裏でほぼ等しい辺りで反りのピークとな
るはずであるが、実際にはこれより少し軽荷重側でピー
クとなる。したがて、図３において直線が交差するあた
りより高荷重側が荷重による反り制御できる範囲とな
る。この領域では荷重を上げると反りは小さくなる方向
になる。知見２３）によれば下ロールの幅方向曲率半径
が、７００ｍｍ以上１６００ｍｍ以下の時、微妙に制御
できる範囲が存在する。
側に高い応力が集中するので、足側が大きく変形し、上
反りとなる。逆に頭の接触面積＜足裏の接触面積のと
き、頭側に高い応力が集中するので、頭側が大きく変形
し、下反りとなる。しかし、軽圧下圧延では荷重が０か
ら急にかかるわけではな低い荷重で一旦、上反りを生じ
させた後、下反りへの効果が出る。こう考えると、接触
面積が頭部と足裏でほぼ等しい辺りで反りのピークとな
るはずであるが、実際にはこれより少し軽荷重側でピー
クとなる。したがて、図３において直線が交差するあた
りより高荷重側が荷重による反り制御できる範囲とな
る。この領域では荷重を上げると反りは小さくなる方向
になる。知見２３）によれば下ロールの幅方向曲率半径
が、７００ｍｍ以上１６００ｍｍ以下の時、微妙に制御
できる範囲が存在する。
【００７２】これらを考慮に入れて解析結果を見れば、
下ロールの曲率半径が７００ｍｍの場合は１４００ｋＮ
より荷重が十分低ければ上反りとなり、下ロールの曲率
半径が１２００ｍの場合は６００ｋＮより荷重が十分高
ければ、上反りのピークのあと下反り方向に移行し、δ
で７ｍ程度の上反りに収束する。足裏付近での残留応力
の分布を考慮すると、好ましくは反りの発生の少な８０
０〜１２００ｍｍの範囲が望ましい。
下ロールの曲率半径が７００ｍｍの場合は１４００ｋＮ
より荷重が十分低ければ上反りとなり、下ロールの曲率
半径が１２００ｍの場合は６００ｋＮより荷重が十分高
ければ、上反りのピークのあと下反り方向に移行し、δ
で７ｍ程度の上反りに収束する。足裏付近での残留応力
の分布を考慮すると、好ましくは反りの発生の少な８０
０〜１２００ｍｍの範囲が望ましい。
【００７３】ただし、スケール、潤滑油等の付着が上下
で非対称に生じた場合、この解析結果から大きく異なる
ことがある。これを避けるために図１中の４〜６で示す
矯正前の洗浄または脱脂等の工程や、図１中の２で示す
圧延工程での潤滑が上下で等質であることが必要とな
る。したがって請求項６に示すように、好ましくは圧延
前または矯正前に洗浄または脱脂等の工程を入れ、さら
に潤滑が上下で等質であることが望ましい。ただし、こ
れらの影響が小さいときは荷重の調節で反り制御ができ
る。
で非対称に生じた場合、この解析結果から大きく異なる
ことがある。これを避けるために図１中の４〜６で示す
矯正前の洗浄または脱脂等の工程や、図１中の２で示す
圧延工程での潤滑が上下で等質であることが必要とな
る。したがって請求項６に示すように、好ましくは圧延
前または矯正前に洗浄または脱脂等の工程を入れ、さら
に潤滑が上下で等質であることが望ましい。ただし、こ
れらの影響が小さいときは荷重の調節で反り制御ができ
る。
【００７４】図４で本発明の請求項５、６を説明する。
これは図１中の２の部分に相当する。
これは図１中の２の部分に相当する。
【００７５】上ロール７はレール９下ロール８頭部と接
している面ではほぼ等しい幅方向曲率を持っている。一
方、下ロール８は幅方向曲率半径が７００〜１６００ｍ
ｍの曲率を持っている。請求項５ではレール９は図１の
４〜６の処理の後に圧延され、荷重を調節することで反
りを制御する。このとき、請求項６ではそのときの潤滑
条件を規定したものである。
している面ではほぼ等しい幅方向曲率を持っている。一
方、下ロール８は幅方向曲率半径が７００〜１６００ｍ
ｍの曲率を持っている。請求項５ではレール９は図１の
４〜６の処理の後に圧延され、荷重を調節することで反
りを制御する。このとき、請求項６ではそのときの潤滑
条件を規定したものである。
【００７６】
【実施例】本発明者らは摩擦条件を変えてローラー矯正
機で真直に矯正されたレールの軽圧下圧延を数多く行っ
ており、本発明は、レール軽圧下圧延機において実験お
よび検証された。この時の請求項１、２に関連する実験
条件を表１に示し、請求項３、４に関連する実験条件を
表２に示し、請求項５〜６に関連する実験条件を表３に
示す。
機で真直に矯正されたレールの軽圧下圧延を数多く行っ
ており、本発明は、レール軽圧下圧延機において実験お
よび検証された。この時の請求項１、２に関連する実験
条件を表１に示し、請求項３、４に関連する実験条件を
表２に示し、請求項５〜６に関連する実験条件を表３に
示す。
【００７７】表１に関してはローラー矯正前での潤滑は
なく、圧延荷重８００ｋＮ、下ロール軸方向曲率半径は
６００ｍｍ、上ロール曲率半径は２５０ｍｍ、供試レー
ルＤＨＨ３７０−１３６１ｂＲＥで統一した。
なく、圧延荷重８００ｋＮ、下ロール軸方向曲率半径は
６００ｍｍ、上ロール曲率半径は２５０ｍｍ、供試レー
ルＤＨＨ３７０−１３６１ｂＲＥで統一した。
【００７８】まず実施例１〜３でスケール除去の効果を
示す。比較例１と比較してみるとスケール除去だけでも
規格をクリアし、反りの改善は大きいことがわかる。た
だし、足裏に残ったスケールが足裏表面を傷つけるの
で、足裏のスケール除去は行われるのが望ましい。
示す。比較例１と比較してみるとスケール除去だけでも
規格をクリアし、反りの改善は大きいことがわかる。た
だし、足裏に残ったスケールが足裏表面を傷つけるの
で、足裏のスケール除去は行われるのが望ましい。
【００７９】実施例４、５は頭頂、足裏共にスケール除
去を行ったものに対して頭頂側に油潤滑したものであ
る。頭頂を潤滑したことによって反りは少なくなる。こ
れは頭頂の潤滑によって頭頂での長手方向へのひずみが
増加したからである。実施例６は頭頂に付着していたス
ケールの少なかったものについてスケール除去を省略し
て頭頂側に潤滑をおこなったものである。これも実施例
４、５と同様に反りは少なくなった。
去を行ったものに対して頭頂側に油潤滑したものであ
る。頭頂を潤滑したことによって反りは少なくなる。こ
れは頭頂の潤滑によって頭頂での長手方向へのひずみが
増加したからである。実施例６は頭頂に付着していたス
ケールの少なかったものについてスケール除去を省略し
て頭頂側に潤滑をおこなったものである。これも実施例
４、５と同様に反りは少なくなった。
【００８０】比較例２、３、４は実施例４、５、６に対
して頭頂の潤滑を行わなかったものである。頭頂の潤滑
がなく、足裏の摩擦係数がスケール除去無しより反りが
大きくなった。特に比較例４では頭頂の摩擦係数が足裏
より高くなり、反りは大きくなる。
して頭頂の潤滑を行わなかったものである。頭頂の潤滑
がなく、足裏の摩擦係数がスケール除去無しより反りが
大きくなった。特に比較例４では頭頂の摩擦係数が足裏
より高くなり、反りは大きくなる。
【００８１】比較例５は足裏に廃油が付着したものの例
である。このときは頭頂のスケール除去も行わなかった
ので、頭頂は足裏に比べて非常に高い摩擦係数を持って
いた。このことによって反りは非常に大きくなり、この
廃油の除去は必須と考えられた。
である。このときは頭頂のスケール除去も行わなかった
ので、頭頂は足裏に比べて非常に高い摩擦係数を持って
いた。このことによって反りは非常に大きくなり、この
廃油の除去は必須と考えられた。
【００８２】比較例６では比較例５ほど大きく反りが発
生したわけではないが、反り発生量が比較例４と同様に
なるまで下がった。
生したわけではないが、反り発生量が比較例４と同様に
なるまで下がった。
【００８３】比較例７では比較例１、２程度まで反りが
小さくなるが、十分ではなかった。
小さくなるが、十分ではなかった。
【００８４】実施例８は足裏の廃油を脱脂した上で頭頂
にスキット油を塗布して反りを抑えたものである。この
ように廃油が足裏に付着した場合は脱脂を行った上で頭
頂にスキット油等の潤滑剤を塗布することが望ましい。
にスキット油を塗布して反りを抑えたものである。この
ように廃油が足裏に付着した場合は脱脂を行った上で頭
頂にスキット油等の潤滑剤を塗布することが望ましい。
【００８５】実施例９および１０は廃油を落とさないで
反りを調整する方法の例である。廃油が付着した場合は
頭頂を潤滑して摩擦条件を上下で対称にしてやればよ
い。これらは評価はどちらも良好であるが、実施例８は
やや上反りであり、廃油に砂やスケールをまぜれば摩擦
係数を上げることができ、実施例９のほうが反りとして
は良好である。ただし砂やスケールは圧延ロールの表面
を粗くしてしまうので、この点では好ましくない。
反りを調整する方法の例である。廃油が付着した場合は
頭頂を潤滑して摩擦条件を上下で対称にしてやればよ
い。これらは評価はどちらも良好であるが、実施例８は
やや上反りであり、廃油に砂やスケールをまぜれば摩擦
係数を上げることができ、実施例９のほうが反りとして
は良好である。ただし砂やスケールは圧延ロールの表面
を粗くしてしまうので、この点では好ましくない。
【００８６】表２に関しては表１同様にロール径６００
ｍｍ、上ロール曲率半径は２５０ｍｍとし、全数スケー
ルを上下で除去したもので比較した。
ｍｍ、上ロール曲率半径は２５０ｍｍとし、全数スケー
ルを上下で除去したもので比較した。
【００８７】実施例１１〜２０は頭頂無潤滑、足裏廃油
潤滑の同一潤滑条件で荷重を変化させて、その反りの発
生量を比較したものである。これらの反りはδで２３ｍ
ｍ程度で、荷重の変化に対して大きい変化は見られなか
た。そこで、矯正でδで２３ｍｍ程度の逆方向の反りを
与えてから、再度この条件で軽圧下圧延したところ、形
状の良好なレールが得られた。
潤滑の同一潤滑条件で荷重を変化させて、その反りの発
生量を比較したものである。これらの反りはδで２３ｍ
ｍ程度で、荷重の変化に対して大きい変化は見られなか
た。そこで、矯正でδで２３ｍｍ程度の逆方向の反りを
与えてから、再度この条件で軽圧下圧延したところ、形
状の良好なレールが得られた。
【００８８】実施例２１〜２４は頭頂と足裏ともに無潤
滑にした条件で、荷重を変えてその発生量を比較したも
のである。これらの反りはδで１２ｍ程度で荷重の変化
に対して大きい変化は見られなかた。そこで、矯正でδ
で１２ｍｍ（二次係数で６．５×１０-4ｍ-1）程度の逆
方向の反りを与えてから、再度この条件で軽圧下圧延し
たところ、形状の良好なレールが得られた。
滑にした条件で、荷重を変えてその発生量を比較したも
のである。これらの反りはδで１２ｍ程度で荷重の変化
に対して大きい変化は見られなかた。そこで、矯正でδ
で１２ｍｍ（二次係数で６．５×１０-4ｍ-1）程度の逆
方向の反りを与えてから、再度この条件で軽圧下圧延し
たところ、形状の良好なレールが得られた。
【００８９】実施例２１〜２３は頭頂と足裏ともに無潤
滑にした条件で、荷重を変えてその発生量を比較したも
のである。これらの上反りはδで１２ｍｍ程度で荷重の
変化に対して大きい変化は見られなかった。そこで、矯
正でδで１２ｍｍ（二次係数で３．３×１０-4ｍ-1）程
度の逆方向の反りを与えてから、再度この条件で軽圧下
圧延したところ、形状の良好なレールが得られた。
滑にした条件で、荷重を変えてその発生量を比較したも
のである。これらの上反りはδで１２ｍｍ程度で荷重の
変化に対して大きい変化は見られなかった。そこで、矯
正でδで１２ｍｍ（二次係数で３．３×１０-4ｍ-1）程
度の逆方向の反りを与えてから、再度この条件で軽圧下
圧延したところ、形状の良好なレールが得られた。
【００９０】実施例２４〜２６は頭頂で廃油潤滑と足裏
で無潤滑にした条件で、荷重を変えてその発生量を比較
したものである。これらの下反りはδで１２ｍｍ程度で
荷重の変化に対して大きい変化は見られなかった。そこ
で、矯正で、δで１２ｍｍ（二次係数で３．３×１０-4
ｍ-1）程度の逆方向の反りを与えてから、再度この条件
で軽圧下圧延したところ、形状の良好なレールが得られ
た。
で無潤滑にした条件で、荷重を変えてその発生量を比較
したものである。これらの下反りはδで１２ｍｍ程度で
荷重の変化に対して大きい変化は見られなかった。そこ
で、矯正で、δで１２ｍｍ（二次係数で３．３×１０-4
ｍ-1）程度の逆方向の反りを与えてから、再度この条件
で軽圧下圧延したところ、形状の良好なレールが得られ
た。
【００９１】実施例２７〜２９は頭頂でパーム油潤滑と
足裏で廃油に砂を混ぜた潤滑にした条件で、荷重を変え
てその発生量を比較したものである。これらの上反りは
基準範囲内であり、矯正等での調整をしないで、形状の
良好なレールが得られた。
足裏で廃油に砂を混ぜた潤滑にした条件で、荷重を変え
てその発生量を比較したものである。これらの上反りは
基準範囲内であり、矯正等での調整をしないで、形状の
良好なレールが得られた。
【００９２】表３に、下ロールの曲率半径を変え、その
上で荷重で反りを調節する方法での実施例と比較例を示
す。
上で荷重で反りを調節する方法での実施例と比較例を示
す。
【００９３】比較例８は実施例２２と同じ条件である。
幅方向ロール曲率半径が６００ｍｍであるので上反りが
ある。
幅方向ロール曲率半径が６００ｍｍであるので上反りが
ある。
【００９４】比較例９は幅方向ロール曲率半径が７００
ｍｍと大きくしたので、上反りが小さくなったが、δが
１０ｍｍ以上であった。
ｍｍと大きくしたので、上反りが小さくなったが、δが
１０ｍｍ以上であった。
【００９５】比較例１０は幅方向ロール曲率半径が７０
０ｍｍで上反りのδがｌ０ｍｍ以下になったが、１４０
０ｋＮの荷重のときは、柱の座屈の危険が考えられた。
０ｍｍで上反りのδがｌ０ｍｍ以下になったが、１４０
０ｋＮの荷重のときは、柱の座屈の危険が考えられた。
【００９６】比較例１１、１２、実施例３０は幅方向ロ
ール曲率半径を９００ｍｍｋＮのときにはさらに上反り
が少なくなるが、柱部の座屈の危険が出てきた。
ール曲率半径を９００ｍｍｋＮのときにはさらに上反り
が少なくなるが、柱部の座屈の危険が出てきた。
【００９７】実施例３１〜３３は幅方向ロール曲率半径
を１２００ｍｍに大きくした条件である。この半径では
荷重６００ｋＮのときでも１０ｍｍ以下に納まり、８０
０ｋＮ、１０００ｋＮでも良好であった。
を１２００ｍｍに大きくした条件である。この半径では
荷重６００ｋＮのときでも１０ｍｍ以下に納まり、８０
０ｋＮ、１０００ｋＮでも良好であった。
【００９８】実施例３４、３５は幅方向ロール曲率半径
を１６００ｍｍに大きくした条件である。荷重４００ｋ
Ｎ、８００ｋＮで上反りは小さかった。ただし残留応力
の評価では２０ｋｇｆ／ｍｍ2以上の圧縮を付与できな
かった。
を１６００ｍｍに大きくした条件である。荷重４００ｋ
Ｎ、８００ｋＮで上反りは小さかった。ただし残留応力
の評価では２０ｋｇｆ／ｍｍ2以上の圧縮を付与できな
かった。
【００９９】比較例１３はさらに２０００まで大きくし
たものであるが、荷重８００ｋＮでも圧縮の残留応力を
十分付与できなかった。
たものであるが、荷重８００ｋＮでも圧縮の残留応力を
十分付与できなかった。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
【表２】
【０１０２】
【表３】
【０１０３】
【発明の効果】軽圧下圧延前の摩擦条件を安定化させる
ことによって発生する反り量が予測できるようになり、
矯正量や圧下量等の圧延制御を組み合わせることによっ
て、低コストの上で、残留応力制御されて、かつ、反り
を実質的に許容できる範囲内に制御した形状のよいレー
ルの製造ができるようになった。また、潤滑油の組み合
わせによっては圧延制御の組み合わせ無しに制御できる
ため、さらに低コストの上で、残留応力制御されて、か
つ、反りを制御した形状のよいレールの製造ができる可
能性もある。
ことによって発生する反り量が予測できるようになり、
矯正量や圧下量等の圧延制御を組み合わせることによっ
て、低コストの上で、残留応力制御されて、かつ、反り
を実質的に許容できる範囲内に制御した形状のよいレー
ルの製造ができるようになった。また、潤滑油の組み合
わせによっては圧延制御の組み合わせ無しに制御できる
ため、さらに低コストの上で、残留応力制御されて、か
つ、反りを制御した形状のよいレールの製造ができる可
能性もある。
【図１】本発明を実施するための装置を示す図である。
【図２】レールとロールとの接触面形状を示す図であ
る。
る。
【図３】軽圧下圧延荷重と接触面積との関係を示す図で
ある。
ある。
【図４】軽圧下圧延方法を示す図である。
【図５】軽圧下圧延で生じた反りを示す図である。
１ 矯正ローラー ２ 軽圧下圧延ロール ３ 製造されるレール ４ スケール除去装置 ５ 洗浄脱脂装置 ６ 潤滑剤塗布装置 ７ 圧延上ロール ８ 圧延下ロール ９ レール １０ 接触面形状
Claims (6)
- 【請求項１】 ロールを上下に千鳥配置したローラー矯
正機を通過させて曲がりを矯正した後、その矯正レール
頭部及び底部の長手方向に生じた引張残留応力をその後
に配置した５０〜３００ｍｍの小径ロールをもつ圧延機
で上下方向圧下の冷間圧延をすることによって圧縮残留
応力とするに際して、矯正機入り側から冷間圧延の入り
側の間で、少なくともレールの頭部と底部表面のどちら
かについて、少なくともスケール除去、洗浄、脱脂、ま
たはこれらに潤滑剤塗布することのどれか１つ以上を施
して摩擦係数を調整し、反りを実質的に許容範囲に調整
することを特徴とする反りの少ない残留応力制御レール
の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において頭部側の摩擦係数を、
足部側に比べて低く調整することを特徴とする反りの少
ない残留応力制御レールの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１において、矯正の時点で足側へ
反りを付与してから、逆方向に同じだけの反りを発生さ
せる条件の上下方向に圧下する冷間圧延を施すことを特
徴とする反りの少ない残留応力制御レールの製造方法。 - 【請求項４】 請求項３において頭部側の摩擦係数を足
部側に比べて低く調整して冷間圧延することを特徴とす
る反りの少ない残留応力制御レールの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１の冷間圧延において、頭部寸法
と等しい曲率を持つ上ロールと、半径７００〜１６００
ｍｍの曲率を持つ下ロールを用いて、荷重を変化させて
反り量の調整をすることを特徴とする反りの少ない残留
応力制御レールの製造方法。 - 【請求項６】 請求項５において、頭部と足部とで無潤
滑または同一潤滑剤を使用することを特徴とする反りの
少ない残留応力制御レールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35181696A JP3731962B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 反りの少ない残留応力制御レールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35181696A JP3731962B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 反りの少ない残留応力制御レールの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10166057A true JPH10166057A (ja) | 1998-06-23 |
| JP3731962B2 JP3731962B2 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=18419806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35181696A Expired - Fee Related JP3731962B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 反りの少ない残留応力制御レールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3731962B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346691A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Osaka Seitetsu Kk | レール材のデスケーリング装置 |
| KR100781387B1 (ko) | 2006-07-11 | 2007-12-03 | 미주레일 주식회사 | 개선된 엘레베이터 가이드 레일의 생산 방법 |
| CN103817494A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-28 | 长江润发机械股份有限公司 | T型导轨自动加工工艺 |
| CN110014043A (zh) * | 2018-01-09 | 2019-07-16 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种用于带钢表面分级动态可调整除鳞压力控制方法 |
| CN110538873A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-12-06 | 邯郸钢铁集团有限责任公司 | 一种控制百米钢轨轨底残余应力的方法 |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP35181696A patent/JP3731962B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346691A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Osaka Seitetsu Kk | レール材のデスケーリング装置 |
| KR100781387B1 (ko) | 2006-07-11 | 2007-12-03 | 미주레일 주식회사 | 개선된 엘레베이터 가이드 레일의 생산 방법 |
| CN103817494A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-28 | 长江润发机械股份有限公司 | T型导轨自动加工工艺 |
| CN110014043A (zh) * | 2018-01-09 | 2019-07-16 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种用于带钢表面分级动态可调整除鳞压力控制方法 |
| CN110014043B (zh) * | 2018-01-09 | 2020-06-23 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种用于带钢表面分级动态可调整除鳞压力控制方法 |
| CN110538873A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-12-06 | 邯郸钢铁集团有限责任公司 | 一种控制百米钢轨轨底残余应力的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3731962B2 (ja) | 2006-01-05 |
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