JPS62120429A - レ−ルの熱処理方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レール頭部断面が均質な微細パーライト組ｍ
ｔ＊する高強度レールを製造する熱処理方法に関する。

（従来の技術） 近年、鉄道輸送は高軸荷重化、筒速化を指向し、それに
ともなってレール頭部の摩耗や疲労が激しく、レールに
要求される特性も−Ｉ畑厳しさを増し、耐摩耗性や耐損
傷性などのよシ優れた高強度レベルのレールが要求され
るようになってきた。

このような要求を満足し得るレールは、これまでの報告
から、微細な・ぐ−ライト組織を有する鋼レールであっ
て、かかるレールは耐摩耗性や耐損傷性などの点でも優
れた特性を示すことが知られている。

このような−レールには、（１）特開昭５０−１４０３
１６号公報に開示されているような、炭素鍋にＳｉ　＋
Ｍｎ＋Ｎｌ　、Ｃｒ　、ＭＯＩＴｌなどの元素を添加し
た成分系の圧延ままの合金鋼レール、（２）特開昭５９
−７４２２７号公報に開示される特殊の合金成分を添加
することなく、オーステナイト温度域からめる温度域ま
で噴霧水冷却と自然冷却のくり返し冷却により製造した
熱処理レール、（３）特開昭５８−２２１２２９号公報
に開示される合成冷却剤添加量、冷却液の温度と炭素お
よびマンガン含量を制御して製造した熱処理レールなど
がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記した従来の倒れのレールも以下に述
べる如き問題がある。

即ち、（１）の合金元素を添加し、成分基金制御した圧
延ままのレールは、高価な合金元素全多量に使用するた
め、コスト高となる。

（２）のレールの場合は、パーライト変態時においても
冷却速度を上げることは過冷却になシやすくベイナイト
組織を生成する。また、パーライト変態時での冷却停止
は変態発熱による復熱のため変態温度の上昇が生じるな
ど強度を低下する不都合がある。

（３）のレールの場合は冷却浴の温度管理、合成剤添加
量と炭素およびマンｆン含量の制御など各要因の適正管
理が必要とされる。特に生産現場において浴温度と合成
剤添加量の可変制御が敏速に対応できないため各徨強度
のレール製造には不都合である。

本発明は、高強度という特性のみならず、耐摩耗性、耐
損傷性などの緒特性を併せ有する、よシ優れた高強度レ
ール金安定して製造することができる熱処理方法を提供
することを目的としたものでらる。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は熱間圧延で終、ｔ６るいは熱処理する目的で加
熱された温度７００℃以上の熱を保有する高温度レール
の頭部を、噴霧水冷却法でパーライト変態開始温度近傍
まで冷却し、続いて空気噴射冷却法でパーライト変態発
熱蓋分を奪熱しながらパーライト恒温変態全完了させた
後、任意の冷却速度で低温度まで冷却することを特徴と
するレール熱処理方法を要旨とする。

本発明は、先づ熱間圧延全路え、あるいは熱処理する目
的で加熱された温度７００℃以上の熱全保有する高温度
レールを、パーライト変態開始温度（Ａｒｓ　）近傍ま
で噴霧水冷却法で連続または断続で冷却する。この間の
レール頭部噴射水量密度（以下Ｗと記す）はレールＩｎ
当り　２０　ｔ／ｍｉｎ、以下が好ましく、またこの間
の噴霧水冷却所用時間（以下τ。と記す）は得ようとす
る目標硬度（以下Ｈｖと記す）（表面下５ｍ位ｔ！りか
ら（１）式よ、６ｗを定め、測定されたレール頭頂面の
表面温度θ８から（２）式よシ決定される。

Ｈｖ＝Ｃ−Ｗ”　　　　　　　　　　　−・−川・（１
）τ。＝Ａ＋Ｂ・θ、　　　　　　・・・・回・（２）
Ａ＝ａ　＋ｂ　　−Ｗ＋ｅ　　−Ｗ２ Ｂ＝ａ　＋ｂ　　−Ｗ＋ｅ　　−Ｗ２ ここでＨｖ：目標硬度 Ｗ：レール頭ｆ５５１　ｍ当シの冷却水量τＣ：噴務水
冷却所要時間 θ、：レール頭頂面表面温度 ｅ　ｌｎ　＊　ａｌ　ｔ　Ｃ２＊　ｂｌ　＋　ｂ２　＋
　６１　＊　Ｃ２：噴霧水態様によって定まる係数 ここで冷却開始温度（以下θ１と記す）’ｉ７００℃以
上とした理由は、噴霧水冷却の場合、空気噴射冷却に比
較して冷却能力が大きいため、表面と内部の温度差が大
きくなりやすく表面下１０ｗ５度までは噴霧水冷却によ
る冷却速度の効果が得られるのに必要な温度である。尚
本発明のような冷却法においては硬度はＡ　ｒ　ｓまで
の冷却速度に比例して向上するが、少なくとも表面下１
０〜１５ｍｍ程度まで噴霧水冷却効果を得るためには、
θ、と熱処理時Ａｒ、の温度差を７０〜８０℃以上とす
るとよい。

また７００℃以下の温度ではレールの表面近傍のみが冷
却されるだけで、レール頭部内部まで高強度化すること
が困難である。

またこの間の冷却開始温度金パーライト変態開始温度と
したのはこれよシ低い温度では頭部表面温度が過冷却さ
れ、ベーナイトやマルテンサイト組織を生成して耐久性
が得られない。

つづいて空気噴射冷却法で変態熱の抑制および復熱を防
止しなからノ９−ライト恒温変態を完了させた後、任意
の速度で低温度まで冷却する。

この空気噴射冷却は、変態熱と内部からの熱伝導によっ
て生じる復熱分を抜熱することを狙いとしている。これ
全自然冷却に置き換えると大きく復熱し、組織もベーナ
イトやマルテンサイト組織が生成し、耐久性が低下する
問題がある。

空気噴射冷却によるとレール頭部中心部において若干の
復熱現象はみられるが、頭頂面から約１５ｍ程度までは
）４−ライト恒温変悲に近い冷却曲線が得られること、
また水冷却特有の沸騰現象によるθ１が４００〜５００
℃からの急激な冷却能の上昇がないため安定した熱処理
が可能である。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第１表に示す化学成分金含有した１３２ボンド／ヤード
のレールを本発明に従い温度８００℃から・や−ライト
変態開始温度近傍まで水路水冷却し、その後変態完了す
るまで空気噴射冷却し続いて放冷ｆるレールの熱処理を
施した。

得られたレール頭部断面硬度分布例金第１図のＡで示す
。熱処理中の冷却曲線例ｔ−第２図のＡに示す。

本発明の比較として、第１図に同条件で噴霧水冷却後、
自然冷却をした場合のレール頭部断面硬度分布をＢで示
すが、ＢはＡに比較して約５０の硬度差が生じ、変態時
の抜熱の重要性全示しでいる。

第２図のＢＫ第１図のＢの熱処理中の冷却曲線を示すが
、噴霧水冷却金停止すると急激な復熱と変態熱によって
昇温していることがわかる。

第２因のＣは高温度から連続して噴初氷冷却を実施した
場合の冷却曲線を示す。この曲線から明らかなように表
面温度が４００〜５００℃になると沸騰現象の変化によ
る冷却能力の急上昇のため急激な抜熱が行われ、レール
の表向近傍の温度は急降下する。この結果、ベーナイト
やマルテンサイト組織が生成しやすい。したがって噴霧
冷却のみの熱処理法では高強度レールの製造は著しく制
御が困難であることが判る。

（発明の効果） 本発明によれば、所望の全断面微細・卆−ライト組織を
有する高強度でかつ耐摩耗性及び耐損傷性に優れたレー
ルが安定して得られるので、産業界に碑益するところが
極めて大である。

なお、本発明はＨｖが３５０以上の高強度レールを製造
するのに適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明及び比較法によシ得られたレール頭部断
面硬度分布を示す図、第２図は本発明及び比較法による
レールｆＩＡ都熱処理中の冷却曲線を示す図である。 第１図 表　細め゛うの距離　ｍｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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温
   度７００℃以上の熱を保有する高温度レールの頭部を噴
   霧水冷却法でパーライト変態開始温度近傍まで冷却し、
   続いて空気噴射冷却法でパーライト変態発熱量分を奪熱
   しながらパーライト恒温変態を完了させた後、任意の冷
   却速度で低温度まで冷却することを特徴とするレールの
   熱処理方法。