JPS6314814A - Heat treatment of rail - Google Patents

Heat treatment of rail

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JPS6314814A
JPS6314814A JP15870186A JP15870186A JPS6314814A JP S6314814 A JPS6314814 A JP S6314814A JP 15870186 A JP15870186 A JP 15870186A JP 15870186 A JP15870186 A JP 15870186A JP S6314814 A JPS6314814 A JP S6314814A
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cooling
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fine pearlite
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義之 鷹雄
Masahiro Ueda
上田 正博
Shinichi Nagahashi
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Toyokazu Teramoto
寺本 豊和
Kozo Fukuda
耕三 福田
Yoshiro Saito
斉藤 義郎
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
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Abstract

PURPOSE:To stably produce a rail having fine pearlite structure with decreased fatigue damages at a low cost by passing the rail through an air-liquid mixed spraying zone of a high temp. where pressurized hot water of a specific temp. is sprayed thereby subjecting the rail top to force cooling under adequate conditions. CONSTITUTION:The rail consisting of a steel which does not contain a large amt. of costly alloy elements is passed through the high-temp. air-liquid mixed spraying zone obtd. by spraying the pressurized hot water of 100-170 deg.C from series-disposed nozzles. The above-mentioned rail top is subjected to the force cooling in said zone at 1-30 deg.C/sec cooling rate from the austenite region down to 750-500 deg.C. The rail top is thereby converted to fine pearlite structure. The rail top is thereafter preferably force-cooled by blast cooling from 500 deg.C down to the force cooling stop temp. to prevent the softening of the fine pearlite. The rail which decreases the wear of the rail top in the curved part under a heavy axial load and the fatigue damages such as flaws at the rail top during high-speed running is obtd. by the above-mentioned force cooling.

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 本発明はレールの熱処理方法に係り、特に市軸重下、曲
線部におけるレール頭部の摩耗や高速運転時におけるレ
ール頭部のシエリング疵などの疲労損傷の少いレールを
製造するため所要の微細パーライト組織を安定且つ低コ
ストに生産しようとするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention The present invention relates to a method for heat treatment of rails, and in particular to prevent fatigue such as wear of the rail head at curved sections and shearing flaws in the rail head during high speed operation. The aim is to produce the necessary fine pearlite structure stably and at low cost in order to manufacture rails with less damage.

産業上の利用分野 鉄道輸送の市軸重化、高速化に即応したレールの熱処理
方法。
Industrial applications: A method for heat treatment of rails that responds to the increasing load and speed of rail transportation.

従来の技術 近年における鉄道輸送は市軸重化、高速化が指向され、
レールの使用条件が厳しくなる傾向になり、斯様な要請
に対してレール頭部の冶金的組織として微細パーライト
組織がレールに求められる耐摩耗性、耐損傷性について
最も優れた特性を示すことが知られている。
Conventional technology In recent years, railway transportation has become more heavy-duty and faster.
The usage conditions for rails are becoming stricter, and in response to these demands, a fine pearlite structure as the metallurgical structure of the rail head has shown the best characteristics in terms of wear resistance and damage resistance required for rails. Are known.

然してこのような冶金的組織を得る方法として一般的に
は次の2つの製造方法が知られている。
However, the following two manufacturing methods are generally known as methods for obtaining such a metallurgical structure.

第1の方法は、炭素鋼レール成分にSi、 (:r、 
MO,Vなどの合金元素を単体あるいは組み合わせて多
量に添加することにより圧延後の自然冷却条件下で前記
微細パーライト組織を得る方法(以下、合金鋼レール法
と称す)である。
The first method is to add Si, (:r,
This is a method (hereinafter referred to as the alloy steel rail method) in which the fine pearlite structure is obtained under natural cooling conditions after rolling by adding large amounts of alloying elements such as MO and V, singly or in combination.

第2の方法は、安定してパーライトが得られる炭素鋼レ
ールを、圧延後あるいは両加熱後、オーステナイト域の
温度より所定冷却速度で加速冷却し前記微細パーライト
組織を得る方法(以下熱処理レール法と称す)である。
The second method is to obtain the fine pearlite structure by accelerating a carbon steel rail, which can stably obtain pearlite, after rolling or after heating, at a predetermined cooling rate from the temperature in the austenite region (hereinafter referred to as the heat-treated rail method). ).

然してこの熱処理レール法は更に次の■1■の方法に大
別される。
However, this heat treatment rail method is further divided into the following methods (1) and (2).

・宣・法:圧延後一旦冷却し、オフラインにてガス火炎
加熱あるいは高周波誘導加熱などによりオーステナイト
域に再加熱後、熱処理する方法。
- Sen/Method: A method in which the material is cooled after rolling, reheated off-line to the austenite region using gas flame heating or high-frequency induction heating, and then heat treated.

■法:熱間圧延後、オンラインにて引続きオーステナイ
ト域より所定の冷却速度で加速冷却し熱処理する方法。
■Method: After hot rolling, the austenite region is subsequently accelerated and heat treated at a predetermined cooling rate online.

又前記熱処理の強制冷却方法としては、次の3つの方法
が知られている。
The following three methods are known as forced cooling methods for the heat treatment.

■ 衝風による冷却。■ Cooling by blast.

■ 水スプレーおよび水ミストによる冷却。■ Cooling by water spray and water mist.

○ 溶融塩浴等への浸漬冷却。○ Immersion cooling in a molten salt bath, etc.

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記のような従来法には夫々に問題点を有して
いる。
Problems to be Solved by the Invention However, each of the above conventional methods has its own problems.

即ち第1の合金鋼レール法は、圧延ままで製造できると
しても高価な合金元素を多量に必要とし、製造コストは
高くなる。またロングレール化の溶接の際に溶接後の冷
却速度が2℃/ sec前後となり、圧延後の冷却速度
より速いため溶接継手部にマルテンサイト組織を生成す
る。従って継手溶接後、後熱処理を必要とするなど継手
溶接の能率低下が避けられない。
That is, even if the first alloy steel rail method can be manufactured as rolled, it requires a large amount of expensive alloying elements, resulting in high manufacturing costs. Furthermore, when welding long rails, the cooling rate after welding is around 2°C/sec, which is faster than the cooling rate after rolling, so a martensitic structure is generated in the welded joint. Therefore, after welding the joint, post-heat treatment is required, which inevitably reduces the efficiency of joint welding.

第2の熱処理レール法における■法は、一旦冷却したも
のを再加熱する手数とコストが嵩み、不利とならざるを
得ない。
Method (2) in the second heat treatment rail method is unavoidably disadvantageous because it increases the time and cost of reheating the material once it has been cooled.

この熱処理レール法の■法においては、■法における前
記不利はないとしても、その強制冷却のために採用され
た■〜○の方法に以下のような不利がある。
Although method (1) of this heat treatment rail method does not have the disadvantages mentioned above in method (2), methods (2) to (3) adopted for forced cooling have the following disadvantages.

■の衝風による冷却は、冷却能が小さく、成分により決
定される必要冷却速度の確保が困難である。オフライン
熱処理の場合には、レール頭部の表面から内部への温度
勾配を急峻にすることによりレール内部への抜熱を利用
して必要冷却能を低減している。また、冷却能は、被冷
却材への衝突速度に依存する為、冷却能向上として衝風
ノズルと被冷却材間隔を小さくすること、吐出圧力を高
くすることなどが考えられる。前者の場合、強制冷却過
程でのレール曲りに対する衝風ノズルの追従等の制御が
必要であり、熱処理速度が速くなると設備機構が複雑と
なる。又後者の場合、衝風の流量が増大し供給装置の巨
大化を招き、設備費、ランニングコスト共に不利になる
。なお、Cr、!、t。
Cooling by blast (2) has a small cooling capacity, and it is difficult to secure the required cooling rate determined by the components. In the case of off-line heat treatment, the required cooling capacity is reduced by making the temperature gradient steeper from the surface of the rail head to the inside, thereby utilizing heat removal into the rail. Furthermore, since the cooling capacity depends on the speed of collision with the material to be cooled, possible ways to improve the cooling performance include reducing the distance between the blast nozzle and the material to be cooled, and increasing the discharge pressure. In the former case, it is necessary to control the blast nozzle to follow the bending of the rail during the forced cooling process, and as the heat treatment speed increases, the equipment mechanism becomes complicated. In the latter case, the flow rate of the blast increases, leading to an increase in the size of the supply device, which is disadvantageous in terms of equipment costs and running costs. In addition, Cr! ,t.

等の合金を添加し焼入性を上げて必要冷却速度を小さく
する方法があるが、合金の添加により製造コトスが高く
なる。
There is a method of increasing hardenability and reducing the required cooling rate by adding alloys such as, but adding alloys increases manufacturing costs.

@の水スプレーおよび水ミストによる冷却は、衝風冷却
に比較し冷却媒体コストが安価であり、冷却能が大きく
、流量密度の変更により冷却能の調整ができる点で有利
であるが、水の冷却特性として被冷却材の表面温度低下
にしたがって冷却能が増大し、膜部とうから核部とうに
移行する点で極大になる水濡れ現象が発生する。水ミス
トの場合にも、気水比により若干異なるが同じ現象を示
し、この現象は、被冷却材の表面温度および表面性状に
大きく依存する。このような水の冷却特性は、冷却制御
を困難とし、冷却能条件のバラツキによる品質の不均一
、水濡れによる局部的な過冷却によるレール特性上有害
なベイナイトやマルテンサイト組織の発生の原因となる
Compared to blast cooling, cooling using water spray and water mist is advantageous in that the cost of the cooling medium is lower, the cooling capacity is greater, and the cooling capacity can be adjusted by changing the flow rate density. As a cooling property, the cooling capacity increases as the surface temperature of the material to be cooled decreases, and a water wetting phenomenon occurs that reaches its maximum at the point where the material moves from the membrane to the core. In the case of water mist, the same phenomenon occurs although it differs slightly depending on the air-water ratio, and this phenomenon largely depends on the surface temperature and surface properties of the material to be cooled. Such cooling characteristics of water make cooling control difficult, causing uneven quality due to variations in cooling capacity conditions, and the generation of bainite and martensite structures that are harmful to rail properties due to local supercooling due to water wetting. Become.

○の溶融塩浴等への浸漬冷却は、レール姿勢が浸漬姿勢
に制約され、また冷却能の部位別あるいは時間の経過に
伴なう調整が困難である。したがって設備設計および熱
処理条件の選定上不利である。
In immersion cooling in a molten salt bath, etc., the rail position is restricted to the immersion position, and it is difficult to adjust the cooling capacity for each part or over time. Therefore, this is disadvantageous in terms of equipment design and selection of heat treatment conditions.

「発明の構成」 問題点を解決するための手段 オーステナイト域から750〜500℃に到る冷却速度
を1〜b レール頭部を微細パーライト組織とするに当り、直列配
置したノズルから100〜170℃の加圧熱水を噴射し
て得られる高温の気液混合スプレー帯を通過させレール
頭部を強制冷却することを特徴とするレールの熱処理方
法。
"Structure of the Invention" Means for Solving the Problems Cooling rate from the austenite region to 750 to 500°C is 1 to b.In making the rail head a fine pearlite structure, the cooling rate is 100 to 170°C from nozzles arranged in series. A rail heat treatment method characterized by forcing the rail head to cool by passing it through a high-temperature gas-liquid mixed spray zone obtained by injecting pressurized hot water.

作用 ノズルから噴出された熱水の液滴により冷却能変化の少
い安定した冷却が得られる。
The droplets of hot water ejected from the working nozzle provide stable cooling with little change in cooling capacity.

レール成分による焼入性の変化に対応した冷却能調整が
図られ、又被冷却材に衝突しだ液滴が瞬時に蒸気化し水
切れが適切に得られる。
The cooling capacity can be adjusted in response to changes in hardenability due to rail components, and droplets that collide with the material to be cooled are instantaneously vaporized, resulting in appropriate drainage.

実施例 上記したような本発明について更に説明すると、本発明
においては上記した従来のものの問題点を解消するよう
に検討を重ね、レール頭部を耐摩耗性、耐損傷性に優れ
た微細パーライト組織を得るため、レール頭部をオース
テナイト域温度より加速冷却し、レール特性上有害なベ
イナイトやマルテンサイト組織を生成せず、また熱処理
後の自己焼鈍による硬度軟化を生ぜしめないで、安定、
安価かつ高能率に熱処理する冷却ないし冷却制御方法を
得ることに成功した。
EXAMPLE To further explain the present invention as described above, in the present invention, repeated studies have been made to solve the problems of the conventional ones described above, and the rail head is made of a fine pearlite structure with excellent wear resistance and damage resistance. In order to achieve this, the rail head is cooled at an accelerated rate below the austenite range temperature, without producing bainite or martensitic structures that are harmful to the rail properties, and without causing hardness softening due to self-annealing after heat treatment.
We succeeded in obtaining a cooling or cooling control method for heat treatment at low cost and with high efficiency.

即ち本発明は、一般的にtJt%(以下単に%という)
で、C: 0.50〜0.85%、Si:0.10〜1
.00%、 Mn : 0.50〜1.50%、P:0
.035%以下、S二〇。035%以下、Aβ: 0.
05%以下を含有し、残部がFeと不可避的不純物を基
本組成とし、必要によりCr : 0.05〜150%
That is, the present invention generally relates to tJt% (hereinafter simply referred to as %).
So, C: 0.50-0.85%, Si: 0.10-1
.. 00%, Mn: 0.50-1.50%, P: 0
.. 035% or less, S20. 035% or less, Aβ: 0.
05% or less, and the balance is Fe and unavoidable impurities as a basic composition, and if necessary Cr: 0.05 to 150%
.

MO+0.05〜0.20%、V:0.03〜0.10
%。
MO+0.05~0.20%, V:0.03~0.10
%.

Ni:0.10〜1.00%、Nb:0.005〜0、
050%の何れか1種または2種以上を添加した化学組
成を有するレールを、その頭部温度がオーステナイト域
から700〜500℃の間の冷却速度を1〜b 部を微細パーライト組織に熱処理するに当り、上記強制
冷却の全温度範囲を120〜170℃の加圧熱水をノズ
ルで噴射し高温の気液混合スプレー(以下熱水スプレー
という)をなし、即ちこのような熱水スプレーヘッダー
を配置した列に上記レールを通過させ、レール頭部の強
制冷却をなすものである。またこの強制冷却として強制
冷却開始から500℃までを上記熱水スプレー冷却ヘソ
グーで行い、500℃から強制冷却停止温度までを衝風
冷却ヘッダーを配置した列に上記レールを通過させて頭
部の強制冷却をなすものである。
Ni: 0.10-1.00%, Nb: 0.005-0,
A rail having a chemical composition in which one or more of 0.050% and 0.050% is added is heat-treated to a fine pearlite structure at a cooling rate of 1 to b at a head temperature of 700 to 500°C from the austenite range. In this process, pressurized hot water of 120 to 170°C is injected through a nozzle to cover the entire temperature range of the forced cooling, creating a high-temperature gas-liquid mixed spray (hereinafter referred to as hot water spray), that is, using such a hot water spray header. The rails are passed through the arranged rows to forcibly cool the rail heads. In addition, this forced cooling is performed from the start of forced cooling to 500°C using the hot water spray cooling head, and from 500°C to the forced cooling stop temperature, the head is forced to pass through the above rail through the row of blast cooling headers. It provides cooling.

このような本発明において、レール頭部の温度がオース
テナイト域から加速冷却し、該レール頭部を微細パーラ
イト組織に熱処理する際の冷却媒体として熱水スプレー
あるいは熱水スプレーと衝風を組み合わせるのは以下の
ような理由による。
In the present invention, the temperature of the rail head is accelerated from the austenite region to the temperature of the austenite region, and hot water spray or a combination of hot water spray and blast is used as the cooling medium when heat treating the rail head to a fine pearlite structure. This is due to the following reasons.

即ちレール頭部に関し微細パーライト組織とするにはオ
ーステナイト域温度よりレール表面ないし表層5mmに
ついて700℃〜500℃の間を、レール成分により特
定された冷却速度(たとえばAREA系成分のものでは
3〜b 却し、また強制冷却の停止温度は変態した頭部の微細パ
ーライト組織軟化を防止するためレール腹部等よりの復
熱を考慮しレール表面で450〜270℃にする必要が
ある。
In other words, in order to form a fine pearlite structure in the rail head, the cooling rate specified by the rail component (for example, 3-b for AREA-based components) should be set between 700°C and 500°C for 5 mm of the rail surface or surface layer below the austenite range temperature. However, in order to prevent the fine pearlite structure of the transformed head from softening, the forced cooling stop temperature must be set at 450 to 270° C. at the rail surface, taking into account heat recovery from the rail abdomen, etc.

本発明の熱水スプレーは、高温高圧(100〜170℃
、  0〜7.0 kgf/cfflG)の熱水をノズ
ルから大気中に噴射し、この時に生じる液滴により冷却
するものである。ノズルより噴射された熱水は、その一
部が蒸気化し数百倍の体積に急激に膨張し、この蒸気に
より熱水が剪断・加速されて微細液滴化され、気液混合
スプレーとなる。熱水スプレーの冷却能特性は、第6図
に示すように被冷却材の表面温度が高温領域から低温領
域まで冷却能の変化が小さく、これは冷却制御が容易で
あり、安定していることを示す。水スプレーの場合には
、被冷却材の表面温度による冷却能の変化、水濡れ現象
による冷却能の急激な増大が生じる。この現象は、表面
温度および表面性状に依存する為、熱間圧延財の場合に
は、表面温度が500℃〜550℃で水濡れ現象が発生
する可能性があることを考慮する必要がある。また熱水
スプレーの冷却能は、水ミストと同等以上得られること
を示しており、爆発的に膨張する蒸気により熱水が微粒
化され、同一ノズルで広範囲の流量について安定した粒
滴が得られるため、レール成分による焼入性の変化に対
応した冷却能の調整に対して極めて有利である。
The hot water spray of the present invention can be used at high temperature and high pressure (100 to 170°C).
, 0 to 7.0 kgf/cfflG) is injected into the atmosphere from a nozzle, and the droplets generated at this time are used for cooling. A portion of the hot water injected from the nozzle vaporizes and rapidly expands to several hundred times its volume, and the steam shears and accelerates the hot water into fine droplets, forming a gas-liquid mixed spray. As shown in Figure 6, the cooling performance characteristics of hot water spray are that the cooling performance changes little as the surface temperature of the material to be cooled changes from a high temperature range to a low temperature range, which means that cooling control is easy and stable. shows. In the case of water spray, the cooling capacity changes depending on the surface temperature of the material to be cooled, and the cooling capacity rapidly increases due to the water wetting phenomenon. Since this phenomenon depends on the surface temperature and surface properties, it is necessary to take into consideration that in the case of hot rolled goods, water wetting may occur at a surface temperature of 500°C to 550°C. It has also been shown that the cooling ability of hot water spray is equivalent to or higher than that of water mist, and the explosively expanding steam atomizes the hot water, making it possible to obtain stable droplets over a wide range of flow rates with the same nozzle. Therefore, it is extremely advantageous for adjusting the cooling capacity in response to changes in hardenability due to rail components.

熱水スプレーは、被冷却材に衝突した液滴が瞬時に蒸気
化するため熱水スプレー単独でも極めて水切れ性が良い
が、熱水スプレーノズルの噴射範囲の前後にパージ装置
、例えば衝風によるパージを備えることにより更に水切
れが完全となり、冷却条件の安定が図られ得る。
With hot water spray, the droplets that collide with the material to be cooled instantly vaporize, so even hot water spray alone has extremely good water removal properties. By providing this, the water can be completely drained and the cooling conditions can be stabilized.

次に、冷却媒体として冷却開始から500℃までを熱水
スプレー冷却、500℃から強制冷却停止までを衝風冷
却とするのは以下の理由による。
Next, the reason why hot water spray cooling is used as a cooling medium from the start of cooling to 500°C, and blast cooling is used from 500°C until forced cooling is stopped, is as follows.

即ち、微細パーライトを得るためにはオーステナイトル
バーライト変態は、700℃〜500℃の間の冷却速度
を1〜b 必要があるため、冷却媒体として上記熱水スプレー冷却
とし、変態終了後の強制冷却は微細パーライトの軟化防
止のための復熱抑制冷却であり、冷却能は変態時の1/
2以下でよい。また、水スプレー等にて顕著に見られる
水濡れ現象を避ける為にも、後半の冷却媒体として衝風
冷却とすることは、工業的実用性があり、品質安定上有
効である。
That is, in order to obtain fine pearlite, the austenitol barlite transformation requires a cooling rate of 1 to 1 b between 700°C and 500°C, so the above-mentioned hot water spray cooling is used as the cooling medium, and forced cooling is performed after the transformation is completed. is a recuperation suppressing cooling to prevent softening of fine pearlite, and the cooling capacity is 1/1 of that during transformation.
2 or less is sufficient. In addition, in order to avoid the water wetting phenomenon that is noticeable when using water spray, etc., using blast cooling as the cooling medium in the latter half has industrial practicality and is effective in terms of quality stability.

即ち、オーステナイトルバーライト変態の間の冷却媒体
として本発明の熱水スプレー冷却を使用することにより
、必要冷却速度が十分確保でき、かつ冷却能が安定して
いるため、レール頭部において、レールに有害なベイナ
イトやマルテンサイトを生成することなく安定して微細
パーライト組織を得ることができる。なお上記したよう
な本発明による強制冷却方法は、熱間圧延終了後、該熱
間圧延に引き続きオンラインにて熱処理する場合、およ
びオフラインにおいて再加熱後熱処理する場合のどちら
にも適用できる。
That is, by using the hot water spray cooling of the present invention as a cooling medium during the austenitol barlite transformation, the necessary cooling rate can be ensured sufficiently, and the cooling capacity is stable, so that the rail head can be A fine pearlite structure can be stably obtained without producing harmful bainite or martensite. Note that the forced cooling method according to the present invention as described above can be applied to both cases where after hot rolling is completed, heat treatment is performed on-line following the hot rolling, and when heat treatment is performed after reheating off-line.

本発明によるものの具体的実施例を添附図面に示すもの
について説明すると、第1図には本発明による熱水スプ
レーノズルの配置例が示され、高温高圧の熱水がノズル
2より噴射され気液混合スプレーとなって被冷却材であ
るレール1の頭部を強制冷却する。該レール1の腹部・
底部は熱水スプレーによる冷却を防止するため、スプレ
ー遮蔽手段3等が設けられている。また第2図には上記
したような第1図の熱水スプレーノズルに併用される、
衝風冷却ヘッダーの配置例が示され、ヘッダー4は多孔
あるいは多スリットのヘッダーであり、高圧空気を噴射
してレール1の頭部を強制冷却するように成っている。
To explain a specific embodiment of the present invention as shown in the attached drawings, FIG. The mixed spray forms and forcibly cools the head of the rail 1, which is the material to be cooled. The abdomen of the rail 1
Spray shielding means 3 and the like are provided at the bottom to prevent cooling by hot water spray. Fig. 2 also shows the hot water spray nozzle used in conjunction with the hot water spray nozzle shown in Fig. 1 as described above.
An example of the arrangement of a blast cooling header is shown, and the header 4 is a multi-hole or multi-slit header, and is configured to forcibly cool the head of the rail 1 by injecting high-pressure air.

更に第3図には、熱水スプレーノズルおよびパージ用ノ
ズルの配置例が示され、前記した第1図に示す如く配設
された熱水スプレーノズル2のレール1長さ方向におけ
る噴射範囲の前後にパージ用ノズル5を設置することに
より、噴射された熱水の水切れが更に完全となり、水濡
れ等による局所的な不均一に対し有効となる。
Furthermore, FIG. 3 shows an example of the arrangement of the hot water spray nozzle and the purge nozzle. By installing the purge nozzle 5 in the area, the injected hot water can be drained more completely, which is effective against local unevenness caused by water wetting.

又第4図は、熱水スプレー冷却および衝風冷却を組み合
わせた場合の配置例であり、熱水スプレー冷却域6およ
び衝風冷却域7をレールの通過方向において直線的に配
置し、レール1を通過させることにより強制冷却される
FIG. 4 is an example of a combination of hot water spray cooling and blast cooling, in which the hot water spray cooling area 6 and the blast cooling area 7 are arranged linearly in the rail passing direction, and the rail 1 is forcedly cooled by passing through it.

次に、本発明により熱間圧延終了後、引き続き熱処理し
て製造したレールの結果を示すと次の第1表の如くであ
り、比較材としては従来方法のオフラインにて再加熱後
衛風冷部によりスラツククウエンチ処理したレールを併
記する。
Next, Table 1 shows the results of the rails manufactured by the present invention by continuing heat treatment after completion of hot rolling.As a comparative material, the rails were reheated off-line using the conventional method. The rail that has been subjected to slack quenching is also shown.

なお、この第1表には供試材の化学組成および熱処理の
冷却条件を示し、ASB、が本発明材、C,D、が比較
材として従来方法による熱処理レールである。B、D、
は成分が基本組成のものに対し、低合金を添加したレー
ル鋼である。
Table 1 shows the chemical compositions of the test materials and the cooling conditions for heat treatment, where ASB is the material of the present invention and C and D are comparative materials that were heat treated by the conventional method. B, D,
is a rail steel with a low alloy added to the basic composition.

また次の第2表にはこれらのものの熱処理後のレール頭
部中央部部分における機械的性質を示す。
Table 2 below shows the mechanical properties of the central portion of the rail head after heat treatment.

本発明材はA、Bとも従来方法の熱処理レールと同等の
130 kgf7mm2以上の引張り強さを有している
Both of the materials A and B of the present invention have a tensile strength of 130 kgf7mm2 or more, which is equivalent to that of the conventional heat-treated rail.

第  2  表 第5図には上記のようにして得られた各レール頭部の中
央部における表面からの深さく距離)による断面硬度分
布関係が示され、比較材の再加熱後衛風によりスラツク
クウエンチした比較材C1Dに比べ、本発明A、Bは熱
処理による有効硬化層深度が深く、内部まで高硬度が確
保されている。
Table 2 and Figure 5 show the cross-sectional hardness distribution relationship according to depth and distance from the surface at the center of each rail head obtained as described above. Compared to the quenched comparative material C1D, the effective hardening layer depth of the present inventions A and B due to the heat treatment is deep, and high hardness is ensured to the inside.

また、ミクロ組織もベイナイトやマルテンサイト等の組
織がなく良好な結果を示しており、本発明の冷却方法に
より安定した品質のレールを安価に製造し得ることが確
認された。
Further, the microstructure showed good results, with no structures such as bainite or martensite, and it was confirmed that rails of stable quality could be manufactured at low cost by the cooling method of the present invention.

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは、特に市軸重下
、曲線部におけるレール頭部の摩耗ないし高速運転時に
おけるレール頭部のンエリング疵などの疲労損傷の少い
レールを安定且つ低コストに生産することができるもの
であって、工業的にその効果の大きい発明である。
"Effects of the Invention" According to the present invention as explained above, the rail is capable of producing a rail with less fatigue damage such as abrasion of the rail head on curved sections or curling scratches on the rail head during high-speed operation, especially under the load of the center axis. This invention can be produced stably and at low cost, and has great industrial effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第1図
は本発明による熱水スプレーのレール断面方向における
配置関係説明図、第2図は衝風ヘラグーについての第1
図と同様なレール断面方向における配置関係説明図、第
3図は熱水スプレーおよびパージ用ノズルのレール長さ
方向における配置関係説明図、第4図は熱水スプレーお
よび衝風の組み合わせによるレール長さ方向の配置関係
説明図、第5図は本発明にお(する製造例とその比較例
についての断面硬度分布測定結果を示した図表、第6図
は熱水スプレー・水ミストおよび水スプレーの冷却能を
要約して示した図表である。 然してこられの図面において、1はレール、2は熱水ス
プレ一手段、3はスプレー遮蔽手段、4は衝風ヘッダー
、5はパージ用ノズノベ6は熱水スプレー冷却域、7は
衝風冷却域を示し、又第5図においてAlBは本発明に
よるもの、C,Dは比較例によるものを夫々示している
。 特許 出 願人 日本鋼管株式会社 発    明    者   義  之   鷹   
雄同             上   1)  正 
  博同             永  橋   新
   −同             寺  本   
豊   相同              福   1
)  耕   王国             斉  
藤   義   部(C) J面するe+ 11!m (→ (D) 手続補正書(0灼 昭和 e’F、s、’   日 特許庁長官M1  円 明 雄殿 1、事件の表示 昭和it年特   許願第 /f″(P 7.7号2、
発明の名 称 1−+ν3@怨理方よ 3、補正をする者 事件との関係W      許出願人 名称(氏名)H$鋼管株式会社 4、代理人 昭和   年   月   日 発送 補正の内容 1、本願明細書中第2頁17行目中に「両加熱後」とあ
るのをr再加熱後jと訂正する。 2、同4頁15行目中に「場合には、」とある次にr再
加熱時にjと加入する。 3、同5頁9行目中に「コトス」とあるのをrコスト」
と訂正する。 4、同頁20行目中に「冷却能条件」とあるのをr冷却
条件1と訂正する。 5、同6真7行目中に「選定上不利」とあるのをr制御
上不利」と訂正する。 6、同8頁8行目中に「120〜170℃」とあるのを
「100〜170℃」と訂正する。 7、同9頁9〜10行目中に「微細パーライト・。 ・・・・・・よりの」とあるのをr微細パーライト組織
の軟化を防止するため、レール腹部等よりの」と訂正す
る。
The drawings show the technical content of the present invention, and FIG. 1 is an explanatory diagram of the arrangement relationship in the cross-sectional direction of the rail of the hot water spray according to the present invention, and FIG.
Figure 3 is an explanatory diagram of the arrangement relationship in the rail cross-sectional direction similar to the figure, Figure 3 is an explanatory diagram of the arrangement relationship of hot water spray and purge nozzles in the rail length direction, and Figure 4 is the rail length due to the combination of hot water spray and air blast. Fig. 5 is a diagram showing cross-sectional hardness distribution measurement results for production examples according to the present invention and comparative examples thereof; This is a diagram summarizing the cooling capacity. In these drawings, 1 is the rail, 2 is the hot water spray means, 3 is the spray shielding means, 4 is the blast header, and 5 is the purge nozzle 6. 7 shows the hot water spray cooling area, 7 shows the blast cooling area, and in FIG. 5, AlB shows the one according to the present invention, and C and D show the ones according to the comparative example. Akira Yoshiyuki Taka
Yudo 1) Correct
Hirodo Eihashi Shin-same Teramoto
Yutaka Sodo Fuku 1
) Cultivation Kingdom Qi
Yoshibe Fuji (C) J-face e+ 11! m (→ (D) Procedural amendment (0) Showa e'F, s, ' Japan Patent Office Commissioner M1 Yen Akio 1, Indication of the case Showa IT patent application No. /f'' (P 7.7 No. 2 ,
Name of the invention 1-+ν3@Grudge way 3, Relationship with the case of the person making the amendment W Name of the applicant (name) H$ Steel Tube Co., Ltd. 4, Agent Showa year, month, day Contents of the amendment for shipping 1, the present application In the specification, page 2, line 17, the phrase "after both heating" is corrected to r after reheating and j. 2. In the 15th line of page 4, it says ``in case,'' and then add ``r'' and ``j'' when reheating. 3. On page 5, line 9, the word ``kotos'' is r cost.''
I am corrected. 4. In the 20th line of the same page, correct "cooling capacity condition" to r cooling condition 1. 5. In the 7th line of the same 6th line, the phrase ``disadvantageous in selection'' is corrected to ``r disadvantageous in control''. 6. On page 8, line 8, "120-170°C" should be corrected to "100-170°C." 7. In lines 9 and 10 of page 9, the phrase "fine pearlite... from" has been corrected to "from the rail abdomen, etc., in order to prevent the softening of the fine pearlite structure." .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] オーステナイト域から750〜500℃に到る冷却速度
を1〜30℃/secとして強制冷却し、レール頭部を
微細パーライト組織とするに当り、直列配置したノズル
から100〜170℃の加圧熱水を噴射して得られる高
温の気液混合スプレー帯を通過させレール頭部を強制冷
却することを特徴とするレールの熱処理方法。
Forced cooling is performed at a cooling rate of 1 to 30 degrees C/sec from the austenite region to 750 to 500 degrees Celsius, and pressurized hot water of 100 to 170 degrees Celsius is supplied from nozzles arranged in series to form a fine pearlite structure in the rail head. A rail heat treatment method characterized by forcing the rail head to cool by passing it through a high-temperature gas-liquid mixed spray zone obtained by spraying the rail.
JP15870186A 1986-07-08 1986-07-08 Heat treatment of rail Granted JPS6314814A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008077166A2 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Knorr Technik Gmbh Method and device for the thermal treatment of long metallic products

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008077166A2 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Knorr Technik Gmbh Method and device for the thermal treatment of long metallic products
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