JPH10314803A - レールの曲がり矯正方法 - Google Patents

レールの曲がり矯正方法

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JPH10314803A
JPH10314803A JP9132417A JP13241797A JPH10314803A JP H10314803 A JPH10314803 A JP H10314803A JP 9132417 A JP9132417 A JP 9132417A JP 13241797 A JP13241797 A JP 13241797A JP H10314803 A JPH10314803 A JP H10314803A
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JP
Japan
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rail
rolling mill
mill
temperature
foot
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Pending
Application number
JP9132417A
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English (en)
Inventor
Naotake Yoshihara
直武 吉原
Kozo Fukuda
耕三 福田
Hideyuki Yamanaka
秀行 山中
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

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  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼片をレール形状に圧延する工程において、
レールの頭部と足部との肉厚差によって生じた温度差に
よってレールが曲がるのを防止する。 【解決手段】 レールの熱間圧延ラインは、鋼片移動方
向の上流から、加熱炉1、粗圧延機2、中間圧延機3、
仕上圧延機4の順序で並んでいる。仕上圧延機3の上流
側直前位置に水冷装置5を設置する。ウエブ面がほぼ水
平になった横向き姿勢で移動中のレールに対して、中間
圧延機3から仕上圧延機4までの間において、水冷装置
5のノズルからレールの足部の足裏面の高温部(下部
側)に向けて水を噴射し、レールの足部の裏の高温部を
強制冷却してレールの足部の裏全体の温度を均一化し温
度差の発生を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、レールの曲がり
矯正方法に関するものであり、特に、熱間圧延時の水冷
による曲がりを矯正し曲がりの無いレールを製造する方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常、レールは図11に示すような工程
で製造される。即ち、図11に示すように、鋼片を加熱
炉において加熱し、次いで、粗圧延機、中間圧延機およ
び仕上圧延機の順序で順次熱間圧延してレール形状に圧
延した後、所定の長さに切断する。そして、その後、レ
ールは冷却床に搬送されて放冷される。冷却床で常温に
なったレールは、ローラ矯正機で形状矯正され、形状な
どの検査後、必要な場合にはプレス機のプレス矯正を経
て製品になり出荷される。
【0003】鋼片をレール形状に圧延する上記の工程で
は、中間圧延以降仕上圧延まではウエブ面がほぼ水平に
なった横向き姿勢になっているため、熱間圧延工程以降
の自然放冷過程において、レールの頭部と足部との肉厚
に差があるため温度差が生じ、それによる熱応力のため
に常温までの冷却進行とともに次第に上下方向(頭部と
足部の方向)の曲がりが大きくなり、その曲がりは冷却
後に残留する。通常、このような上下曲がりを矯正する
ためにローラ矯正機が設置されている。冷却床において
放冷されて上下曲がりが発生したレールは、前記のロー
ラ矯正機によって前記曲がりを矯正される。しかし、こ
の上下曲がり矯正用のローラ矯正機では、レールの左右
曲がりはほとんど矯正されない。従って、通常、その
後、プレス機による左右曲がりの矯正が行なわれてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
レールの製造において、左右曲がり矯正専用のプレス機
を新たに設置することなく、且つ、温度を制御する比較
的簡易な装置を用いて前記上下および左右曲がりを規格
内に収めることができるレールの製造方法が要求されて
いる。
【0005】従って、この発明の目的は、上記の課題を
解決し、簡便な装置構成によって、曲がりを発生させる
ことなくレールを製造することができるレールの曲がり
矯正方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明のレ
ールの曲がり矯正方法は、鋼片を加熱炉において加熱
し、次いで、粗圧延機、中間圧延機および仕上圧延機に
よって順次熱間圧延してレール形状に圧延する工程にお
いて、ウエブ面がほぼ水平になった横向き姿勢で移動中
のレールに対して、前記中間圧延機から前記仕上圧延機
までの間において、水などの冷媒を用いて前記レールの
足部の裏の高温部を強制冷却して前記レールの足部の裏
全体の温度を均一化することに特徴を有するものであ
る。
【0007】請求項2記載の発明のレールの曲がり矯正
方法は、鋼片を加熱炉において加熱し、次いで、粗圧延
機、中間圧延機および仕上圧延機によって順次熱間圧延
してレール形状に圧延する工程において、ウエブ面がほ
ぼ水平になった横向き姿勢で移動中のレールに対して、
前記中間圧延機から前記仕上圧延機までの間および前記
仕上圧延機の下流側において、前記レールの上面に残留
している圧延ロール冷却水を前記レールの上面から排除
するとともに前記レールの上方に保温カバーを設けて保
温し、かくして、前記レールの足部の裏全体の温度を均
一化することに特徴を有するものである。
【0008】請求項3記載の発明のレールの曲がり矯正
方法は、請求項1および2を組み合わせた方法であり、
鋼片を加熱炉において加熱し、次いで、粗圧延機、中間
圧延機および仕上圧延機によって順次熱間圧延してレー
ル形状に圧延する工程において、ウエブ面がほぼ水平に
なった横向き姿勢で移動中のレールに対して、前記中間
圧延機から前記仕上圧延機までの間において水などの冷
媒を用いてレール足部の裏の高温部を強制冷却するとと
もに、前記中間圧延機から前記仕上圧延機までの間およ
び前記仕上圧延機の下流側において、前記レールの上面
に残留している圧延ロール冷却水を前記レールの上面か
ら排除するとともに前記レールの上方に保温カバーを設
けて保温し、かくして、前記レールの足部の裏全体の温
度を均一化することに特徴を有するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】鋼片をレール形状に圧延する工程
においては、中間圧延機から仕上圧延機までの間はウエ
ブ面がほぼ水平になった横向き姿勢(フランジ面ほぼ垂
直)になっている(図5、図8、図10参照)。そのた
め、レール上面に残留している圧延ロール冷却用の冷却
水がしばらくの間そのまま滞在する。すると、レール上
面側はその水によって冷却されて下面側に比べて温度が
低下する。
【0010】我々は、レールの左右の温度差が小さけれ
ば、冷却後の残留曲がりは小さくなるであろうと考え、
水スプレーによりレール足部の裏の高温部を冷却し、左
右温度差を変化させて残留曲がりとの関係を調査した。
調査は、水冷開始時のいろいろなレール足部の裏の温度
水準に対して試験することにより行った。即ち、加熱し
たビレットを50m長さのレールに圧延し、切断機で切
断してレールの長さ中央部を25m取り出し冷却後曲が
りを測定した。なお、25m当たりの曲がり許容値は7
0mmとされている。本試験では熱間圧延仕上温度を9
00℃に設定した。図1はレール足部の裏の高温部の水
冷時間をパラメータにして、レールの初期の足部の裏の
温度と残留曲がりの測定結果との関係を示すグラフであ
る。図1に示されるように、温度900℃以上の条件に
おいては、0.75秒の水冷時間(t=0.75秒)に
より残留反りをなくすことができるが、900℃未満の
場合においてはより長い時間の水冷が必要であることが
わかる。その理由は次のように考えられる。即ち、熱間
圧延中に水冷した場合、温度変化から発生した熱応力は
仕上圧延時に消滅する。しかし、熱間圧延終了後に水冷
した場合には、その温度変化から発生した熱応力は、そ
れ以降も存在し続け、残留曲がりに影響を及ぼす。しか
も、低温になるほど降伏応力が上昇するので、低温で水
冷を行うほど残留反りをなくすための水冷時間tは長く
なる。水冷時間が長くなると表層部の温度がマルテンサ
イト発生温度以下になり、マルテンサイトが発生し、材
質としては不適切となる。本試験においてマルテンサイ
ト発生の無い水冷時間tは1.5秒以下であった。従っ
て、熱間圧延後に水冷する場合には、残留曲がりと材質
とを共に満足させるための適切な条件は存在せず、熱間
圧延中に水冷する方法だけが残留曲がりと材質とを共に
満足させることができる。
【0011】この発明は、上記の知見によりなされたも
のであって、オーステナイト域温度以上に加熱した鋼片
をレール形状に熱間圧延する工程において、(1)レー
ル足部の裏の高温部を水などの冷媒を用いて冷却し、ま
たは、(2)レール上面に残留している圧延ロール冷却
用の冷却水を排除しおよびレールの上方に保温カバーを
設けて保温することにより、あるいは、上記(1)およ
び(2)を併用することにより、レールの足部の裏全体
の温度を均一化させ、レールの上下曲がりおよび左右曲
がりを矯正するものである。この発明によれば、実際の
ライン速度5m/sに対して、水冷時間は0.75秒
(t=0.75秒)程度といった短時間であるので、小
規模(コンパクト)な設備によって実施が可能である。
【0012】
【実施例】次に、この発明を実施例により説明する。 〔実施例1〕レール足部の裏の高温部を水などの冷媒に
より冷却する請求項1の方法の実施例を説明する。図2
は、実施例1の設備構成を示す側面図である。図2に示
すように、レールの熱間圧延ラインは、鋼片移動方向の
上流から、加熱炉1、粗圧延機2、中間圧延機3、仕上
圧延機4の順序で並んでいる。仕上圧延機3の上流側直
前位置には水冷装置5が設置されている。なお、説明の
便宜のため、図2において水冷装置5の水冷ゾーンはハ
ッチングで示した。図3は、水冷装置を示す平面図、図
4は、側面図、図5は図4のA−A線断面図である。図
3〜5に示すように、搬送テーブル9上を移動するレー
ル6のセンターライン10を挟んだ左右の一方側には、
複数の長円吹きノズル7が並列して設けられ、各ノズル
7からレール6の足部62の足裏面62aの高温部(下
部側)に向けて水8が噴射されるようになっている。
【0013】試験条件および設備の概略仕様は以下の通
りであった。 水量:50m3 /min ライン速度:300m/min 圧延仕上がり温度:900℃ 冷却装置5の冷却ゾーンの長さは3.5mとした。冷却
装置5の長円吹きノズルの設置数は7本とした。ノズル
7相互の間隔(ピッチ)Lは500mm、各ノズル7か
らレール6までの距離lは200mmとした。使用した
ノズルの形式名は、共立合金製の長円吹きノズル(商品
名1KBHR7565)であった。同ノズルは、幅方向
に大きく高さ方向に小さい長円型に水を噴射する形式で
ある。
【0014】上記により1300℃に加熱したビレット
を50mの長さのレールに圧延し、切断機で切断してレ
ールの長さ中央部を25m取り出し冷却後の曲がりを測
定した。熱間圧延ラインに設置した水冷装置5によっ
て、レール6の足部62の裏面62aの高温部(下部
側)を仕上圧延機4を通過中に水冷した。ライン速度お
よび冷却ゾーンの長さから、冷却時間は約0.6秒とし
た。
【0015】実施例1によると、残留曲がりの測定結果
は53mmであった。この値は、許容限界70mmを十
分下回っていた。 〔比較例〕図2に示す設備において、水冷装置5を稼働
させずに全く水冷しない以外は、上記実施例1と同じ条
件によってレールを製造した。比較例によると、残留曲
がりの測定結果は830mmであった。この値は、許容
限界70mmを遙かに超えていた。
【0016】〔実施例2〕レール上面を圧延する圧延ロ
ール冷却用の冷却水の排除およびレールの上方に設けた
保温カバーにより保温する請求項2の方法の実施例を説
明する。図6は、実施例2の設備構成を示す側面図であ
る。図6に示すように、レールの熱間圧延ラインは、鋼
片移動方向の上流から、加熱炉1、粗圧延機2、中間圧
延機3、仕上圧延機4の順序で並んでいる。仕上圧延機
4の上流側および下流側には、水切り装置11および保
温カバー12が設けられている。即ち、中間圧延機3の
下流側直後には水切り装置11が、その下流側で仕上圧
延機4の上流側には保温カバー12が、それぞれ設けら
れ、そして、仕上圧延機4の下流側直後には水切り装置
11が、前記水切り装置11の下流側直後には保温カバ
ー12が、それぞれ設けられている。図7は水切り装置
を示す側面図、図8は正面面、図9は保温カバーを示す
側面図、図10は正面図である。図7、8に示すよう
に、レール6の頭部61と足部62との間のウエブ63
の上方には、多数のエアー噴射孔13aを有するエアー
ヘッダー13が設けられ、エアー噴射孔13aからウエ
ブ63の上面63aに向けて空気14が噴射されるよう
になっている。これにより、ウエブ上面63aに残留し
ていた圧延ロール冷却水は強制的に排除される。図9、
10に示すように、保温カバー12は、搬送テーブル9
の上にレールの上方を覆って設けられている。また、保
温カバー12は、保温効率に優れるステンレス等からな
っている。
【0017】設備の概略仕様および試験条件は以下の通
りであった。 水量:50m3 /min ライン速度:300m/min 圧延仕上がり温度:900℃ 水切り装置11は、長さ250mm、エアー噴射孔の直
径3mm、前記噴射孔の間隔は10mmで構成した。エ
アーヘッダー圧力は、0.1kgf/cm2 、エアー流
量は、100Nm3 /minで実施した。保温カバー1
2は、内面側を鏡面研磨仕上した板厚0.3mmのステ
ンレス鋼板sus304からなっている。仕上圧延機4
の上流の保温カバー12の長さLは150m、同下流の
保温カバー12の長さlは120mであった。
【0018】上記により1300℃に加熱したビレット
を50mの長さのレールに圧延し、切断機で切断してレ
ールの長さ中央部を25mを取り出し冷却後の曲がりを
測定した。
【0019】実施例2によると、残留曲がりの測定結果
は48mmであった。この値は、許容限界70mmを十
分下回っていた。なお、例示はしないが、実施例1と2
とを併用する請求項3の方法によれば同等の効果が得ら
れる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、下記に示す工業上有用な効果がもたらされる。
【0021】 従来のレール製造工程を変更せずに、
比較的小規模の設備の増設により、左右曲がり矯正専用
のローラ矯正機を設置すること無く、レールの曲がりを
許容限界以内に収めることができる。
【0022】 前記ローラ矯正機に比べると設備設置
コストが低くできる。 前記ローラ矯正機の設備が不要でありランニングコ
ストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】初期のレール足裏温度と残留曲がりとの関係を
示すグラフである。
【図2】この発明の実施例1の設備構成を示す側面図で
ある。
【図3】冷却装置を示す平面図である。
【図4】冷却装置を示す側面図である。
【図5】図4のA−A線断面図である。
【図6】この発明の実施例2の設備構成を示す側面図で
ある。
【図7】ロール冷却水の水切り装置を示す側面図であ
る。
【図8】ロール冷却水の水切り装置を示す正面図であ
る。
【図9】保温カバーの構造を示す側面図である。
【図10】保温カバーの構造を示す正面図である。
【図11】レールの製造工程を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 加熱炉 2 粗圧延機 3 中間圧延機 4 仕上圧延機 5 水冷装置 6 レール 61 レール頭部 62 レール足部 62a 足裏面 63 ウエブ 63a ウエブ上面 7 長円吹きノズル 8 水 9 搬送テーブル 10 センターライン 11 水切り装置 12 保温カバー 13 エアーヘッダー 13a エアー噴射孔 14 空気

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼片を加熱炉において加熱し、次いで、
    粗圧延機、中間圧延機および仕上圧延機によって順次熱
    間圧延してレール形状に圧延する工程において、ウエブ
    面がほぼ水平になった横向き姿勢で移動中のレールに対
    して、前記中間圧延機から前記仕上圧延機までの間にお
    いて、水などの冷媒を用いて前記レールの足部の裏の高
    温部を強制冷却して前記レールの足部の裏全体の温度を
    均一化することを特徴とするレールの曲がり矯正方法。
  2. 【請求項2】 鋼片を加熱炉において加熱し、次いで、
    粗圧延機、中間圧延機および仕上圧延機によって順次熱
    間圧延してレール形状に圧延する工程において、ウエブ
    面がほぼ水平になった横向き姿勢で移動中のレールに対
    して、前記中間圧延機から前記仕上圧延機までの間およ
    び前記仕上圧延機の下流側において、前記レールの上面
    に残留している圧延ロール冷却水を前記レールの上面か
    ら排除するとともに前記レールの上方に保温カバーを設
    けて保温し、かくして、前記レールの足部の裏全体の温
    度を均一化することを特徴とするレールの曲がり矯正方
    法。
  3. 【請求項3】 鋼片を加熱炉において加熱し、次いで、
    粗圧延機、中間圧延機および仕上圧延機によって順次熱
    間圧延してレール形状に圧延する工程において、ウエブ
    面がほぼ水平になった横向き姿勢で移動中のレールに対
    して、前記中間圧延機から前記仕上圧延機までの間にお
    いて水などの冷媒を用いてレール足部の裏の高温部を強
    制冷却するとともに、前記中間圧延機から前記仕上圧延
    機までの間および前記仕上圧延機の下流側において、前
    記レールの上面に残留している圧延ロール冷却水を前記
    レールの上面から排除するとともに前記レールの上方に
    保温カバーを設けて保温し、かくして、前記レールの足
    部の裏全体の温度を均一化することを特徴とするレール
    の曲がり矯正方法。
JP9132417A 1997-05-22 1997-05-22 レールの曲がり矯正方法 Pending JPH10314803A (ja)

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