JPS59133322A - レ−ルの熱処理方法 - Google Patents
レ−ルの熱処理方法Info
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- JPS59133322A JPS59133322A JP738783A JP738783A JPS59133322A JP S59133322 A JPS59133322 A JP S59133322A JP 738783 A JP738783 A JP 738783A JP 738783 A JP738783 A JP 738783A JP S59133322 A JPS59133322 A JP S59133322A
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- Japan
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- rail
- temperature
- ceq
- cooling
- heat treatment
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鋼、特に鋼レール（以下、レールと記す）の熱
処理方法に関する。
処理方法に関する。
一般に、圧延されたレールの強度向上のために、圧延直
後または再加熱後、衝風、噴霧水、沸とう水または焼入
油等による冷却熱処理で微細なパーライト組織を得てい
るこ夫は公知である。しかし、これらの熱処理方法には
以下の如き問題点がある。
後または再加熱後、衝風、噴霧水、沸とう水または焼入
油等による冷却熱処理で微細なパーライト組織を得てい
るこ夫は公知である。しかし、これらの熱処理方法には
以下の如き問題点がある。
１）衝風による熱処理は、冷却能力が小さく、強度向上
のためにはたとえばＣｒ、Ｖ等のような他の合金要素が
必要となり、合金要素と付加的合金要素とを比較的多く
使用するからより高価になる。また、若干の冷却能向上
のために、衝風ノズルを近接させる方法（特開昭４８−
９３５１９ ）があるが、圧延後のオンライン熱処理へ
の適用は、冷却中の形状変化に対し、強力な拘束装置と
圧延ピッチを考慮した非常に長い冷却帯が必要となり、
コスト的にも、設備的にも不利である。
のためにはたとえばＣｒ、Ｖ等のような他の合金要素が
必要となり、合金要素と付加的合金要素とを比較的多く
使用するからより高価になる。また、若干の冷却能向上
のために、衝風ノズルを近接させる方法（特開昭４８−
９３５１９ ）があるが、圧延後のオンライン熱処理へ
の適用は、冷却中の形状変化に対し、強力な拘束装置と
圧延ピッチを考慮した非常に長い冷却帯が必要となり、
コスト的にも、設備的にも不利である。
２）噴霧水（空気・水混合噴霧を含む）による冷却熱処
理方法は、特公昭４７−２４８４５、特開昭５４−５６
９２０、特開昭５４−１４７１２４などに示されている
。噴霧水による冷却は、衝風に比較してはるかに大きな
冷却能力が得られ、水の使用量によって冷却能は制御で
きる。
理方法は、特公昭４７−２４８４５、特開昭５４−５６
９２０、特開昭５４−１４７１２４などに示されている
。噴霧水による冷却は、衝風に比較してはるかに大きな
冷却能力が得られ、水の使用量によって冷却能は制御で
きる。
しかし、水の冷却現象は、■第１図に示す如く同−水量
でも被冷却材の表面温度の降下にしたがって冷却能は増
大し、表面温度が約３００°Ｃ以下に達すると核沸とう
現象により極大になる、■第２図に示す如（被冷却材の
表面に発生する酸化被膜（スケール）は、見掛は表面温
度を降下させ、被冷却材温度が比較的高温である温度域
において核沸とう現象を生じさせる、また■熱処理にγ
域を出来るだけ急冷却し、恒温変態をおこなうから、冷
却は被冷却材温度を変態温度附近で変態終了までの間一
定時間停止しなければならない。したがって、冷却開始
温度により冷却時間は異なってくる。
でも被冷却材の表面温度の降下にしたがって冷却能は増
大し、表面温度が約３００°Ｃ以下に達すると核沸とう
現象により極大になる、■第２図に示す如（被冷却材の
表面に発生する酸化被膜（スケール）は、見掛は表面温
度を降下させ、被冷却材温度が比較的高温である温度域
において核沸とう現象を生じさせる、また■熱処理にγ
域を出来るだけ急冷却し、恒温変態をおこなうから、冷
却は被冷却材温度を変態温度附近で変態終了までの間一
定時間停止しなければならない。したがって、冷却開始
温度により冷却時間は異なってくる。
以上から、■は被冷却材と冷媒との温度差は大きいこと
と併せて４００°Ｃ〜５００°Ｇ近傍での冷却停止を困
難にし、レールの願下コーナや足先に、■は冷却むらを
おこし局部的に、また■は冷却前の温度むらにより部分
過冷がおこり、材質上有害なベーナイトやマルテンサイ
ト組織が発生しやす（なる。
と併せて４００°Ｃ〜５００°Ｇ近傍での冷却停止を困
難にし、レールの願下コーナや足先に、■は冷却むらを
おこし局部的に、また■は冷却前の温度むらにより部分
過冷がおこり、材質上有害なベーナイトやマルテンサイ
ト組織が発生しやす（なる。
そのため、厳密な冷却制御（ノズル詰り防止、水量、時
間など）、表面性状の安定化（例えばデスケーリング）
、レール全長に亘る温度むらの解消（例えば保熱炉）な
どの諸対策を講じる必要がある。さらに、レールは走間
連続冷却処理が必要で、冷却中に生じる曲りに対して強
力な拘束装置が必要になる。
間など）、表面性状の安定化（例えばデスケーリング）
、レール全長に亘る温度むらの解消（例えば保熱炉）な
どの諸対策を講じる必要がある。さらに、レールは走間
連続冷却処理が必要で、冷却中に生じる曲りに対して強
力な拘束装置が必要になる。
３）沸とう水による熱処理方法は、特開昭５１−６６２
２１などに示されている。沸とう水冷却は、第１図に示
ず如く、冷却現象は基本的に噴霧水冷却と同じで、熱処
理温度領域における冷却能が小さいため、衝風冷却と同
様に標準炭素鋼でＨｖ＞３５０の微細パーライト組織は
できない。そのため、高価なＣｒ、Ｖ等の付加合金要素
を用いることになるが、その結果、材質上有害なベーナ
イト組織が生成しやす（、その制御は困難である。
２１などに示されている。沸とう水冷却は、第１図に示
ず如く、冷却現象は基本的に噴霧水冷却と同じで、熱処
理温度領域における冷却能が小さいため、衝風冷却と同
様に標準炭素鋼でＨｖ＞３５０の微細パーライト組織は
できない。そのため、高価なＣｒ、Ｖ等の付加合金要素
を用いることになるが、その結果、材質上有害なベーナ
イト組織が生成しやす（、その制御は困難である。
４）焼入油による熱処理は、特公昭４１−１０６０３、
特公昭４６−２７３２などに示されている。焼入油は各
種あるが、冷却現象は基本的に水冷却と同様で、恒温変
態温度付近の冷却能は大きく、ベーナイト組織が生成し
やすい。また引火しやすく十分な防火、対策が必要にな
る。
特公昭４６−２７３２などに示されている。焼入油は各
種あるが、冷却現象は基本的に水冷却と同様で、恒温変
態温度付近の冷却能は大きく、ベーナイト組織が生成し
やすい。また引火しやすく十分な防火、対策が必要にな
る。
以上、記述し、た如く一１従来の方法では、（１）
冷媒に水、油を用いると、冷却・現象から材質上有害な
ベーナイトやマルテンサイト組織が生成しやすい。
冷媒に水、油を用いると、冷却・現象から材質上有害な
ベーナイトやマルテンサイト組織が生成しやすい。
（２〕 衝風、沸とう水は高温領域での冷却能ｌＪ″
−小さく標準炭素−鋼では、Ｈｖ ＞ ３５０を得るこ
とは出来ず、高価なＣｒ、Ｖ等の合金添加が必要である
。
−小さく標準炭素−鋼では、Ｈｖ ＞ ３５０を得るこ
とは出来ず、高価なＣｒ、Ｖ等の合金添加が必要である
。
（３）熱処理には厳密な制御（冷媒使用量、時間、温度
、ノズル詰り防止、被冷却材の冷却開始温度の均一化、
表面性状の安定化など）が必要である。
、ノズル詰り防止、被冷却材の冷却開始温度の均一化、
表面性状の安定化など）が必要である。
（４）強力な拘束装置が必要である。
など経済的、設備的に不利である。しかも最も重要な微
細パーライト組織を安定化してつくることが困難なこと
である。特に圧延後オンラインにおいて製造することは
レール長手方向の温度ばらつきはさけられずなお困難で
ある。
細パーライト組織を安定化してつくることが困難なこと
である。特に圧延後オンラインにおいて製造することは
レール長手方向の温度ばらつきはさけられずなお困難で
ある。
本発明は、レール仕上圧延後、オンラインにおいて材質
上有害なベーナイトやマルテンサイト組織を生成させず
安定して微細なパーライト組織を確保することを目的と
した熱処理方法である。
上有害なベーナイトやマルテンサイト組織を生成させず
安定して微細なパーライト組織を確保することを目的と
した熱処理方法である。
すなわち、安定してパーライト組織が得られる特定成分
（ｃ：ｏ。６０ ”−０，８２％、 Ｓｉ ： ００１
０〜１．２０％４Ｍｎ ： ０．４０〜１．’２０％、
必要゛にょッテＣｒ ： ０．２０〜１’、、００％、
Ｖ ： ０．０２〜１．００％）の圧延レールを、仕
上圧延後レールの頭部温度がＡｒ３以上から Ｃｅｑ ：＜ ０．９７％のとき、温度４２０℃±３ｏ
ｏｃＣｅｑ ： ０．９７〜１．００％（即ち０．９７
％＜、 Ｃｅｑ＜：１．００％）のとき、温度（３３３
３・Ｃｅｑ ２８１３）℃±３０’Ｃｃｅｑ ： ＞
１．００％のとき、温度５２０ ’Ｃ＋ ３０ ’Ｃ
に融解し、撹拌流動する溶融塩浴中に１分以上浸漬し、
恒温変態させ、レール頭頂部表面下１０ｍｍまでに硬度
Ｈｖ ＞ ３５０の微細なパーライト組織をつくること
を特徴としている。ここでｃｅｑは（Ｃ十Ｍｎ／６ ＋
””／２４ ＋Ｎｉ／４ｏ ＋ Ｃｒ１５ ＋ ＭＯ／
４ ＋”／ｉ４ ）で決定される。
（ｃ：ｏ。６０ ”−０，８２％、 Ｓｉ ： ００１
０〜１．２０％４Ｍｎ ： ０．４０〜１．’２０％、
必要゛にょッテＣｒ ： ０．２０〜１’、、００％、
Ｖ ： ０．０２〜１．００％）の圧延レールを、仕
上圧延後レールの頭部温度がＡｒ３以上から Ｃｅｑ ：＜ ０．９７％のとき、温度４２０℃±３ｏ
ｏｃＣｅｑ ： ０．９７〜１．００％（即ち０．９７
％＜、 Ｃｅｑ＜：１．００％）のとき、温度（３３３
３・Ｃｅｑ ２８１３）℃±３０’Ｃｃｅｑ ： ＞
１．００％のとき、温度５２０ ’Ｃ＋ ３０ ’Ｃ
に融解し、撹拌流動する溶融塩浴中に１分以上浸漬し、
恒温変態させ、レール頭頂部表面下１０ｍｍまでに硬度
Ｈｖ ＞ ３５０の微細なパーライト組織をつくること
を特徴としている。ここでｃｅｑは（Ｃ十Ｍｎ／６ ＋
””／２４ ＋Ｎｉ／４ｏ ＋ Ｃｒ１５ ＋ ＭＯ／
４ ＋”／ｉ４ ）で決定される。
拳法は、熱処理レール全長に亘ってレール頭部がＡｒａ
以上であればよく、冷却開始温度にばらっきがあっても
、また圧延後生成するスケールが不拘−知付着してｂて
も、特別な対策、保熱炉やテスケーリング装置を必要と
せず、有害なベーナイトやマルテンサイトは生成させな
いで安定して微細なパーライト組織をつくることができ
る。
以上であればよく、冷却開始温度にばらっきがあっても
、また圧延後生成するスケールが不拘−知付着してｂて
も、特別な対策、保熱炉やテスケーリング装置を必要と
せず、有害なベーナイトやマルテンサイトは生成させな
いで安定して微細なパーライト組織をつくることができ
る。
以下、本発明の詳細な説明する。
仕上圧延されたレールは、所定の寸法（長さ）に鋸断さ
ｎ、あらかじめ前述したＣｅｑに対応した温度に融解し
、攪拌流動する溶融塩浴熱処理恒温槽へ連続浸漬熱処理
され、パーライト変態終了後槽・よシ取シ出され、空気
および噴霧水により洗浄処理後精整される。
ｎ、あらかじめ前述したＣｅｑに対応した温度に融解し
、攪拌流動する溶融塩浴熱処理恒温槽へ連続浸漬熱処理
され、パーライト変態終了後槽・よシ取シ出され、空気
および噴霧水により洗浄処理後精整される。
一般に、バッチ式で被熱処理材全融解した溶融塩浴中に
浸漬し熱処理すること、また高炭素鋼をオーステナイト
域温度から急冷し、変態温度が低いいわゆる「ひざ（Ｋ
ｎｅｅ ） Ｊ附近の温度で変態かはじま９、変態終了
まで恒温保持されて生成したパーライトは、層間隙が緻
密で材質的にはもつとも強靭性に富むことは広く知られ
ている。
浸漬し熱処理すること、また高炭素鋼をオーステナイト
域温度から急冷し、変態温度が低いいわゆる「ひざ（Ｋ
ｎｅｅ ） Ｊ附近の温度で変態かはじま９、変態終了
まで恒温保持されて生成したパーライトは、層間隙が緻
密で材質的にはもつとも強靭性に富むことは広く知られ
ている。
本発明者らは、レール仕上圧延後オンラインにおいて圧
延熱を利用してＶ−ル頭頂部表面下１０ ｎａにおいて
、硬度Ｈｖ＞３５０で微細なパーライト組織を安定して
確保でき、しかも材質上有害なベーナイトやマルテンサ
イト組織をつくらな−熱処理方法として、攪拌流動して
いる溶融塩浴を用いて冷却（熱処理）開始温度がＡｒ３
以上であれば温度ばらつきがあっても、また、表面にス
ケールが不均一に付着していても、Ｃｅｑによって塩浴
温度を、「ひざ（Ｋｎｅｅ ） Ｊ附近よシ低い温度、
ずなわぢ前述した温度で制御すれば良いことを見い出し
た。
延熱を利用してＶ−ル頭頂部表面下１０ ｎａにおいて
、硬度Ｈｖ＞３５０で微細なパーライト組織を安定して
確保でき、しかも材質上有害なベーナイトやマルテンサ
イト組織をつくらな−熱処理方法として、攪拌流動して
いる溶融塩浴を用いて冷却（熱処理）開始温度がＡｒ３
以上であれば温度ばらつきがあっても、また、表面にス
ケールが不均一に付着していても、Ｃｅｑによって塩浴
温度を、「ひざ（Ｋｎｅｅ ） Ｊ附近よシ低い温度、
ずなわぢ前述した温度で制御すれば良いことを見い出し
た。
この熱処理方法によれば
■ 熱処理前のレールを保熱（均熱）する必要がないか
ら保熱（均熱）炉が不要である。
ら保熱（均熱）炉が不要である。
■ 表面に生成したスケールを除去する装置が不要であ
る。このことは材質を安定して確保する上で極めて現場
操業向きで、経済的である。
る。このことは材質を安定して確保する上で極めて現場
操業向きで、経済的である。
次に本発明の実施例を述べる。
本発明の一実施例として、第１表に示す成分鋼を用い、
仕上温度約１０００℃でレールを熱間圧延し、レール頭
部の熱処理開神温度を９００’Ｃ乃至７００’Ｃまでに
ついて約４２０℃±３０°Ｃに融解し、攪拌流動する溶
融塩浴中に浸漬熱処理を行ない機械的性質と組織を調べ
た・ 結果は第２表に、また、頭部断面硬度分布測定例を第３
図に示すが、硬度は十分に確保されておシ、組織は全断
面微細なパーライト組織であり、いずれもベーナイトや
マルテンサイト組織は全く認められなかった。
仕上温度約１０００℃でレールを熱間圧延し、レール頭
部の熱処理開神温度を９００’Ｃ乃至７００’Ｃまでに
ついて約４２０℃±３０°Ｃに融解し、攪拌流動する溶
融塩浴中に浸漬熱処理を行ない機械的性質と組織を調べ
た・ 結果は第２表に、また、頭部断面硬度分布測定例を第３
図に示すが、硬度は十分に確保されておシ、組織は全断
面微細なパーライト組織であり、いずれもベーナイトや
マルテンサイト組織は全く認められなかった。
第１表
第２表
（ＨＶ １０に９３６０〜３８０）
以上の如く本発明の処理方法によれば、従来と溶融塩浴
中で冷却熱処理をすることで、レール全断面が微細なパ
ーライト組織でレール頭頂部表面下１０ ｎｎｎまでが
硬度Ｈｖ＞３５０の高強度レールを安定して製造するこ
とができる。
中で冷却熱処理をすることで、レール全断面が微細なパ
ーライト組織でレール頭頂部表面下１０ ｎｎｎまでが
硬度Ｈｖ＞３５０の高強度レールを安定して製造するこ
とができる。
々お、同−Ｃｅｑで溶融塩浴温度を可変することにより
、第５図に示す如き、釜断面パーライト組織で要求する
硬度全造シ分けることもできる。
、第５図に示す如き、釜断面パーライト組織で要求する
硬度全造シ分けることもできる。
第１図は噴霧水および沸とう水冷却時の鋼材表面温度と
熱伝達係数（冷却能）を示すグラフである。第２図は水
冷却時に鋼材表面に生成したスケールが冷却能におよぼ
す影響を示すグラフである。 第３図は本発明の熱処理方法、溶融塩浴温度約４２０℃
で熱処理後のレール頭部の硬さと表面からの距離を示子
グラフである。第４図は機械的性質を調べた試験片切シ
取シ位置と硬度測定の断面線図である。第５図はノール
頭部表面下１０ｙ＋＋ｍ点の硬度と熱処理溶融塩浴温度
の関係を示すグラフである。 特許出願人 代理人 弁理士 矢葺知之 （ほか１名） 第１図 銅斗オ表ＩＹ１；Ａ／ｊ、、 （’Ｃ）第 ２図 第３図 し−ル豆呉訃表面かうの距島色（ｍｍｌ第４図 Ｃ 第５図 か 溶融ｔＡ洛洛茂（Ｃ） 手続補正書（自発） 昭和５８年２月ｔｇ日 特許庁長官 若 杉 オロ 大 殿 １、事件の表示 昭和５８年特 許 願第 ７３８７号
２、発明の名称 レールの熱処理方法 ３、補正をする者 事件との国保 出願人 ゛ 住 所（居ル？）東京都千代田区大手町二丁目
６番３号氏 名銘称）（６６５）新日本製鐵株式会社４
、代 理 人 住 所 東京都港区赤坂６丁目４番２１号７０４５補
正の対象 （６）補正の内容 明卸１香第９頁の第１表および第２衣を以下の通シ補正
する。 第２表
熱伝達係数（冷却能）を示すグラフである。第２図は水
冷却時に鋼材表面に生成したスケールが冷却能におよぼ
す影響を示すグラフである。 第３図は本発明の熱処理方法、溶融塩浴温度約４２０℃
で熱処理後のレール頭部の硬さと表面からの距離を示子
グラフである。第４図は機械的性質を調べた試験片切シ
取シ位置と硬度測定の断面線図である。第５図はノール
頭部表面下１０ｙ＋＋ｍ点の硬度と熱処理溶融塩浴温度
の関係を示すグラフである。 特許出願人 代理人 弁理士 矢葺知之 （ほか１名） 第１図 銅斗オ表ＩＹ１；Ａ／ｊ、、 （’Ｃ）第 ２図 第３図 し−ル豆呉訃表面かうの距島色（ｍｍｌ第４図 Ｃ 第５図 か 溶融ｔＡ洛洛茂（Ｃ） 手続補正書（自発） 昭和５８年２月ｔｇ日 特許庁長官 若 杉 オロ 大 殿 １、事件の表示 昭和５８年特 許 願第 ７３８７号
２、発明の名称 レールの熱処理方法 ３、補正をする者 事件との国保 出願人 ゛ 住 所（居ル？）東京都千代田区大手町二丁目
６番３号氏 名銘称）（６６５）新日本製鐵株式会社４
、代 理 人 住 所 東京都港区赤坂６丁目４番２１号７０４５補
正の対象 （６）補正の内容 明卸１香第９頁の第１表および第２衣を以下の通シ補正
する。 第２表
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 安定してパーライト組織が得られる特定成分の圧延レー
ルを、仕上圧延後レール頭部温度Ａｒ３以上から Ｃｅｑ＜０．９７％のとき、温度４２０℃±３０℃、Ｃ
ｅｑ Ｏ，９７〜１．００％のとき、温度（３３３３−
Ｃｅｑ−２８１３） ’Ｃ±３０℃、 Ｃｅｑ ＞ １．００％のとき、温度”５２０℃±３０
°Ｃに融解し、攪拌流動する溶融塩浴中に１分以上浸漬
し、恒温変態させ、頭頂部表面下１．０ ｍｍまでに硬
度Ｈｖ ＞ ３５０の微細パーライトをつくることを特
徴とするレールの熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP738783A JPS59133322A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | レ−ルの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP738783A JPS59133322A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | レ−ルの熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59133322A true JPS59133322A (ja) | 1984-07-31 |
Family
ID=11664513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP738783A Pending JPS59133322A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | レ−ルの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59133322A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63128123A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-31 | Nkk Corp | 靭性の優れた高強度レ−ルの製造方法 |
| US5658400A (en) * | 1993-12-20 | 1997-08-19 | Nippon Steel Corporation | Rails of pearlitic steel with high wear resistance and toughness and their manufacturing methods |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS552768A (en) * | 1978-06-23 | 1980-01-10 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Manufacture of rail |
-
1983
- 1983-01-21 JP JP738783A patent/JPS59133322A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS552768A (en) * | 1978-06-23 | 1980-01-10 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Manufacture of rail |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63128123A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-31 | Nkk Corp | 靭性の優れた高強度レ−ルの製造方法 |
| US5658400A (en) * | 1993-12-20 | 1997-08-19 | Nippon Steel Corporation | Rails of pearlitic steel with high wear resistance and toughness and their manufacturing methods |
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