KR20010077051A - Method and apparatus for heat treated slack quenching of rails - Google Patents

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KR20010077051A
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Abstract

PURPOSE: A method and apparatus for heat treatment of a rail is provided to enhance quality of the rail and minimize deformation of the rail by enhancing friction resistance through curing processes of a rail head. CONSTITUTION: An apparatus for heat treatment of a rail includes a rail pre-heating unit(20), a rail head heating unit(40), a rail slack quenching unit(60) and a mist cooling unit(100). The rail pre-heating unit(20) has a heater(30) for pre-heating the whole portion of a rail(10). The rail head heating unit(40) is installed to heat a rail head. The rail slack quenching unit(60) has nozzle boxes(80) for injecting compressed air to cool the rail head for transformation of the rail head into a fine pearlite structure. The mist cooling unit(100) keeps the temperature difference between the rail head and a lower part at a certain range, and has an injection nozzle(120) for injecting an air mist to the rail head in multi-steps to prevent bending deformation due to temperature difference between the rail head and the rail lower part.

Description

레일의 열처리방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HEAT TREATED SLACK QUENCHING OF RAILS}Heat treatment method and apparatus of rail {METHOD AND APPARATUS FOR HEAT TREATED SLACK QUENCHING OF RAILS}

본 발명은 열차의 주행시 차륜과 접촉에 의해 마모가 심한 철도 레일의 주행면인 두부의 내마모성을 증가시켜 레일의 품질 및 수명을 향상시킬수 있는 레일의 열처리 방법 및 장치에 관한 것으로 이는 특히, 레일의 열처리시 퀀칭 노즐박스를 통하여 압축공기를 이용하여 가열된 레일의 두부만을 서냉시켜 미세한 퍼얼라이트 조직을 얻을수 있도록 하며, 레일 두부와 저부의 온도차에 따른 휨 변형을 방지토록 물과 압축공기의 혼합체인 고압의 에어 미스트(Air Mist)를 다단계로 분사하여 레일 두부를 냉각토록 함으로 인하여, 레일의 슬랙 퀀칭(SLACK QUENCHING) 열처리를 위한 압축 공기량을 줄여 생산경비를 줄일수 있도록 함은 물론, 열처리 직후의 레일 전장에 걸친 휨 변형을 극소화하고, 레일 생산이 연속적으로 이루어질수 있게 되는 레일의 열처리 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for heat treatment of a rail which can improve the quality and service life of a rail by increasing the wear resistance of the head, which is a running surface of a railway rail, which is abrasion due to contact with a wheel while driving a train. Through the quenching nozzle box, only the head of the heated rail is slowly cooled by using compressed air to obtain fine pearlite structure, and high pressure, a mixture of water and compressed air, is used to prevent bending deformation due to the temperature difference between the rail head and the bottom. Air Mist is sprayed in multiple stages to cool the head of the rail, reducing the production cost by reducing the amount of compressed air for heat treatment of the slacks quenching, and reducing the cost of production. Heat treatment method of rail which minimizes bending deformation over and makes rail production continuous And to an apparatus.

일반적으로 철도차량의 중량화와, 고속화에 따라 철도 레일의 차륜과 직접 접촉하는 레일의 주행면인 레일 두부의 주행면 마모율은 점차 심화되어 차량의 반복하중에 의해 국부적인 변형 및 훼손과, 치명적인 파단이 발생하게 되며, 이로인한 레일의 수명과 안정성이 줄어들게 되고, 이에따라 레일의 보수 및 교체비용이증가하고 있는 실정인 것이다.In general, as the weight of a railway vehicle increases and the speed increases, the wear rate of the running surface of the rail head, which is the running surface of the rail which is in direct contact with the wheels of the railway rail, is gradually intensified, causing local deformation and damage due to the repeated load of the vehicle, and fatal fracture. This will occur, thereby reducing the life and stability of the rail, according to the situation that the cost of repair and replacement of the rail is increasing.

이에따라서, 철도 레일의 주행면인 두부에 대해 적정수준의 강도와 경도 등의 기계적인 성질을 개선하여 내마모성을 증대시키며, 레일의 품질을 개선시키기 위하여 레일의 두부를 열처리 하게 되고, 상기 레일의 열처리를 위하여 레일소재를 고온영역으로 재가열하여 적절한 냉각방법을 통하여 퀀칭 냉각시켜주게 되며, 이때 레일의 재가열은 내부조직을 변화시키기 위한 온도인 Ac3변태점 이상으로 가열한후, 이를 적절한 냉각매체를 이용하여 냉각속도를 조절하면서 냉각하여 적정수준의 강도와 경도를 지닌 내마모성이 개선된 고품질의 레일을 얻을수 있는 것이다.Accordingly, to improve the wear resistance by improving the mechanical properties such as the appropriate level of strength and hardness for the head, the running surface of the rail, heat treatment of the head of the rail to improve the quality of the rail, heat treatment of the rail For this purpose, the rail material is reheated to a high temperature zone and quenched and cooled by an appropriate cooling method. In this case, the rail is reheated by heating above the Ac 3 transformation point, which is a temperature for changing the internal structure, and then using the appropriate cooling medium. Cooling by adjusting the cooling rate, you can obtain a high-quality rail with improved wear resistance with the appropriate level of strength and hardness.

이와같은 기술과 관련된 종래의 레일 열처리방법에 있어서는, 한국 공개특허 공보 제 87-9469호 에서와 같이, 레일을 야금한적 변태온도 Ac3변태점 이하의 538oC 까지 가열한후, 레일 표면인 두부와 저부를 약 1038oC 및 816oC 까지 가열하고, 그 표면 조직을 위하여 상기 두부와 저부를 재차 538oC까지 퀀칭 열처리 하여 상기 레일을 실온까지 물 분무 냉각을 통하여 레일 표면의 내마모성을 증대시키는 것이다.In the conventional rail heat treatment method associated with this technique, as in Korean Patent Publication No. 87-9469, the rail is heated to 538 o C below the metallurgical transformation temperature Ac 3 transformation point, and then the head and The bottom is heated to about 1038 o C and 816 o C, and the head and bottom are quenched and heat treated again to 538 o C for its surface texture to increase the wear resistance of the rail surface through water spray cooling to room temperature. .

상기와같은 경우, 레일의 저부를 두부와 동시에 별도로 각각 국부적으로 재가열한 직후, 에어 퀀칭시 많은양의 전력비와 압축공기의 유량이 소요되며, 상기 레일의 냉각을 위하여 상온까지 노즐을 통한 물의 분무시, 에너지의 낭비가 심하게 발생되는 단점이 있는 것이다.In such a case, immediately after reheating the bottom of the rail separately and simultaneously with the head, a large amount of power ratio and compressed air flow are required during air quenching, and when spraying water through the nozzle to room temperature to cool the rail. In other words, there is a disadvantage in that a great waste of energy occurs.

또한, 한국 공개특허 제86-5040호에 의한 레일 열처리 방법에 있어서는, 다양한 강도수준을 갖는 경두레일의 열처리를 위하여 열간압연 혹은 별도로 재가열된 오스테나이트 영역의 고온으로 유지된 레일의 주위에 노즐을 설치하여 레일 두부 부위가 미립 퍼얼라이트 조직으로 변태가 완료될 때 까지 가스상의 냉각매체를 분사하여 냉각시키는 것이다.In addition, in the rail heat treatment method according to Korean Patent Publication No. 86-5040, a nozzle is placed around a rail maintained at a high temperature in the hot rolled or separately reheated austenite region for heat treatment of a light rail having various strength levels. By installing, the gas is cooled by spraying a gaseous cooling medium until the rail head portion is transformed into fine grained tissue.

상기 열처리 방법에 있어서는, 레일 두부를 냉각하는 냉각매질로서 압축공기를 사용함으로써, 상기 압축공기의 발생을 위한 장비 및 전력이 많이 필요하게 되어 생산단가가 상승하며, 비 경제적인 단점이 있는 것이다.In the heat treatment method, by using compressed air as a cooling medium for cooling the head of the rail, a lot of equipment and power for the generation of the compressed air are required, which leads to an increase in production cost and an uneconomical disadvantage.

이에 더하여서 최근에는, 한국 공개특허공보 제 96-4335호에 의한 레일 열처리 방법이 알려져 있으며, 이는 열간압연 과정중 최종형상으로 소성 변형된 레일을 자체에 함유된 고열을 이용하여 별도로 재가열 하지않고 온도를 750∼1100oC로 유지하며, 대기중의 방열에 의해 레일을 자연 냉각시키는 과정으로 변태온도인 Ar3보다 5∼120oC 이상인 820∼860oC 까지 균일하게 냉각하고, 차량의 주행면인 레일 두부를 800∼450oC 범위로 침지 냉각시킨다.In addition, in recent years, a method for heat treatment of rails according to Korean Patent Application Publication No. 96-4335 is known, which is a method in which a rail that is plastically deformed into a final shape during hot rolling is not heated separately without using a high heat contained therein. a 750~1100 o and kept at C, the rail by heat radiation in the air and uniformly cooled to a natural cooling process of less than 820-860 o C with 5~120 than the Ar 3 transformation temperature to o C, if the running of the vehicle Immerse and cool the in-rail head in the range of 800 to 450 ° C.

계속해서, 상기 냉각과 동시에 레일의 저부를 압축공기나 또는 공기-물의 혼합물을 에어 미스트(Air-Mist) 상태로 분무하여 냉각 시킴으로써, 레일의 균일한 변형을 유지하면서, 레일의 두부를 경화시켜 내마모성을 증대시키는 것이다.At the same time as the above cooling, the bottom of the rail is sprayed and cooled by spraying compressed air or a mixture of air and water in an air mist state, thereby curing the head of the rail while maintaining uniform deformation of the rail, and abrasion resistance. To increase.

그러나, 상기 레일 두부를 냉각시키기 위하여 별도의 냉각수 침지탱크나, 또는 냉각수 콘테이너가 필요하게 되며, 레일 두부의 침지를 위한 레일 회전장치가추가로 필요로 하게 되어, 초기 설비의 투자와, 인 - 라인(IN - LINE) 방식을 위한 설치공간을 필요로 하게 되는등 많은 문제점이 있는 것이다.However, in order to cool the rail head, a separate coolant immersion tank or a coolant container is required, and a rail rotator for immersion of the rail head is additionally required, so that initial equipment investment and in-line There are many problems, such as requiring an installation space for the (IN-LINE) method.

본 발명은 상기한 바와같은 종래의 여러 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 레일 전체부위를 예열하고, 재차 레일 두부만을 재가열한후, 소재 레일의 두부만을 압축공기의 분상에 의해 슬랙 퀀칭 열처리 과정을 통해 미세한 퍼얼라이트 조직으로 변태시킬 수 있도록 함으로써, 레일 두부의 강도와 경도가 증대된 내마모성의 기계적 성질을 향상시키며, 특히 레일 두부의 경화에 따른 내마모성을 향상시켜 레일을 품질을 향상시키고, 레일 변형을 최소화할 수 있도록 하는 레일의 열처리 방법 및 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The object of the present invention is to preheat the entire rail, reheat only the head of the rail, and then slack quench only the head of the material rail by the separation of compressed air. Through the heat treatment process, it can transform into fine pearlite structure, which improves the mechanical properties of the wear resistance, which increases the strength and hardness of the rail head, and in particular, improves the wear resistance due to the hardening of the rail head. It is to provide a method and apparatus for heat treatment of a rail to minimize rail deformation.

본 발명의 다른 목적은, 압축공기를 슬랙 퀀칭부에서만 사용하여 생산경비를 최소화하며, 레일의 열처리 직후 에어 미스트의 분사에 의한 레일 전장에 걸친 휨 변형을 극소화하여, 고품질의 열처리 레일의 제조가 연속적으로 안정적으로 이루어질수 있는 레일의 열처리 방법 및 장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to minimize the production cost by using compressed air only in the slack quenching portion, and to minimize the bending deformation over the entire length of the rail by spraying the air mist immediately after the heat treatment of the rail, thereby producing a high quality heat treated rail continuously. It is to provide a method and apparatus for heat treatment of a rail that can be made stable.

도 1은 본 발명에 따른 레일의 슬랙 퀀칭 열처리를 위한 열처리 장치의 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a heat treatment apparatus for slack quenching heat treatment of a rail according to the present invention.

도 2는 본 발명의 레일 예열부의 개략 구조도.2 is a schematic structural diagram of a rail preheating unit of the present invention.

도 3은 본 발명의 레일 두부 가열부의 개략 구조도.3 is a schematic structural diagram of a rail head heating unit of the present invention;

도 4a 및 b는 본 발명에 의한 레일 퀀칭부를 각각 도시한 도면.4a and b are respectively showing the rail quenching unit according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 레일 열처리 장치의 레일 휨 변형 방지용 에어 미스트 냉각부의 개략 구성도.5 is a schematic configuration diagram of an air mist cooling unit for preventing rail warpage deformation of a rail heat treatment apparatus according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10...레일 10a...두부(頭部)10 ... rail 10a ... tofu

10b...저부(底部) 20...레일 예열부10b ... bottom 20 ... rail preheater

30...예열 히이터 40...레일 두부 가열부30.Preheater heater 40 ... Rail tofu heating unit

50...메인 히이터 60...레일 퀀칭부50 ... main heater 60 ... rail quenching unit

70...압축공기 80...노즐 박스70 ... Compressed air 80 ... Nozzle box

90...퀀칭용 분사노즐 100...에어 미스트 냉각부90 ... Quenching nozzle 100 ... Air mist cooling section

110...에어 미스트 120...에어 미스트 분사노즐110.Air mist 120.Air mist spray nozzle

130...로울러130 ... roller

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 로울러를 통해 이송되는 레일의 전체를 1차적으로 가열토록 레일 두부 및 양측, 저부에 각각 설치되는 전기 유도 가열장치인 예열 히이터가 설치되는 레일 예열부와,As a technical configuration for achieving the above object, the present invention, the rail preheating is provided with a preheat heater which is installed in the rail head and both sides, the bottom respectively to heat the entire rail transported through the rollers first Wealth,

상기 예열 히이터를 거친 레일의 두부에 안정된 Ac3변태온도 이상의 일정온도 구역으로 재가열토록, 레일 두부에 메인 히이터가 설치되는 레일 두부 가열부와,A rail head heating unit in which a main heater is installed on the head of the rail so as to be reheated to a predetermined temperature region above the stable Ac 3 transformation temperature on the head of the rail passing through the preheater;

상기 재가열 완료된 레일의 두부가 균일한 온도로 유지되도록 일정시간 대기중에 이송후, 상기 레일 두부가 미세 퍼얼라이트 조직으로 변태되도록 일정온도 범위에서 압축 공기로 냉각토록 레일의 두부 상측 및 두부 양측으로 에어 분사노즐이 각각 설치되는 레일 슬랙 퀀칭부와,After the transfer of the head of the reheated rail in the air for a predetermined time to maintain a uniform temperature, the air is sprayed to the upper side of the head and both sides of the head to cool with compressed air in a predetermined temperature range so that the rail head is transformed into fine pearlite tissue. A rail slack quenching unit on which nozzles are installed,

상기 퀀칭 완료된 레일 두부와 레일 저부의 온도차에 의한 휨 변형을 방지하며 냉각토록 에어 미스트를 레일 두부에 다단계로 분사토록 분사노즐이 설치되는 에어 미스트 냉각부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레일 열처리장치를 마련함에 의한다.It provides a rail heat treatment apparatus, comprising an air mist cooling unit for preventing the bending deformation due to the temperature difference between the quenched rail head and the rail bottom, and injecting the air mist to the rail head in multiple stages for cooling the air mist. By

또한, 조대한 퍼얼라이트 조직의 소재 레일을 전기유도 가열장치를 통해 레일 전체부위를 약 500∼600oC 로 예열하며, 예열이 완료된 레일의 두부를 안정된 오스테나이트 조직이 되는 Ac3변태온도 이상의 약 800∼1000oC 구간의 일정온도 구역으로 재가열하며, 상기 재가열 완료된 레일의 두부가 균일한 온도로 유지되도록 일정시간 대기중에 이송후, 상기 레일 두부가 미세한 퍼얼라이트 조직으로 변태되도록 800 ∼ 500oC 구간의 소정온도 범위에서 압축공기를 이용하여 레일 두부에 분사하여 슬랙 퀀칭토록 한후, 상기 레일의 두부와 저부의 온도차에 의한 레일 전장의휨 변형을 억제토록 물과 압축공기혼합체인 고압의 에어 미스트(Air Mist)를 다단계로 분사하여 레일 두부의 온도를 200∼250oC 로 냉각하고, 상온까지 상기 레일의 전체 부위를 자연냉각토록 하는 레일의 열처리 방법을 마련함에 의한다.In addition, the material rail of the coarse pearlite structure is preheated to about 500 to 600 o C through the electric induction heating device, and the head of the preheated rail is at or above Ac 3 transformation temperature which becomes a stable austenite structure. 800~1000 o C, and reheating at a constant temperature zone of the section, and then transferring the predetermined time wait is complete, the head of the re-heating rail is maintained at a uniform temperature, 800 to which the rail head so that the transformation into fine pearlite tissue 500 o C Inject the compressed air into the head of the rail using the compressed air in the predetermined temperature range, and then quench the slag, and pressurize the high-pressure air mist, which is a mixture of water and compressed air, to suppress the deformation of the rail length due to the temperature difference between the head and the bottom of the rail. Air Mist) by spraying in multiple stages and the cooling temperature of the rail head to 200~250 o C, natural cooling the entire portion of the rail down to room temperature sat A method of heat-treating a rail according to the maryeonham.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 레일의 슬랙 퀀칭 열처리를 위한 열처리 장치의 개략 구성도이고, 도2 및 도 3은 본 발명의 레일 예열부의 개략 구조도 및 본 발명의 레일 두부 가열부의 개략 구조도로서, 본 발명의 레일 열처리 장치는 레일 예열부(20)와, 레일 두부 가열부(40) 및 레일 퀀칭부(60), 에어 미스트 냉각부(100)로 구성된다.1 is a schematic configuration diagram of a heat treatment apparatus for slack quenching heat treatment of a rail according to the present invention, Figures 2 and 3 is a schematic structural diagram of a rail preheating unit of the present invention and a schematic structure diagram of a rail head heating unit of the present invention, The rail heat treatment apparatus of this invention consists of the rail preheating part 20, the rail head heating part 40, the rail quenching part 60, and the air mist cooling part 100.

레일(10) 전체를 가열하는 레일 예열부(20)는 도 2에서와 같이, 로울러(130)를 통해 이송되는 레일(10)의 전체를 가열하기 위하여, 레일(10)의 두부 및 양측, 저부에 각각 전기 유도 가열장치인 예열 히이터(30)가 설치되어 레일(10) 전체를 약 500∼600℃ 로 예열한다.Rail preheating unit 20 for heating the entire rail 10, as shown in Figure 2, in order to heat the entire rail 10 transported through the roller 130, the head, both sides, the bottom of the rail 10 Preheating heaters 30, which are each electric induction heating apparatuses, are installed in the heaters to preheat the entire rail 10 to about 500 to 600 占 폚.

또한, 상기 예열 완료된 레일(10)의 두부(10a)를 일정온도 가열하는 레일 두부 가열부(40)는 도 3에서와 같이, 상기 예열 히이터(30)를 거친 레일(10)의 두부(10a)에 안정된 Ac3변태온도 이상의 약 800∼1000℃ 온도 구역으로 메인 히이터(50)로서 레일(10)의 두부(10a)만을 재가열토록 한다.In addition, the rail head heating unit 40 for heating the head 10a of the preheated rail 10 to a predetermined temperature, as shown in FIG. 3, the head 10a of the rail 10 passing through the preheating heater 30. Only the head 10a of the rail 10 as the main heater 50 is reheated to a temperature range of about 800 to 1000 ° C. above the stable Ac 3 transformation temperature.

계속해서 상기 재가열 완료된 레일(10) 두부의 조직 변화를 위한 레일 슬랙 퀀칭부(60)는 도4 a 및 b에서와 같이, 상기 재가열 완료된 레일(10)의 두부(10a)가 균일한 온도로 유지되도록 일정시간 대기중에 이송후, 상기 레일(10)의 두부(10a)가 미세 퍼얼라이트 조직으로 변태되도록 레일 두부의 온도를 800∼1000℃ 로 냉각토록 하며, 이때 상기 노즐 박스(80)에서 고압의 압축 공기로 냉각토록 도4a에서와 같이, 상기 레일(10)의 두부 상측 및 두부 양측으로 에어 분사노즐(81)이 각각 설치되거나, 또는 도 4b에서와같이 상기 노즐박스(80)가 레일(10)의 두부 상측 및 두부 양측에 일체로 감싼상태로 일체로 설치되어, 레일(10)의 두부(10a)를 슬랙 퀀칭 열처리 작업을 수행토록 설치된다.The rail slack quenching unit 60 for changing the structure of the head of the reheated rail 10 is maintained at a uniform temperature at the head 10a of the reheated rail 10 as shown in FIGS. 4A and 4B. After the transfer to the air for a predetermined time, the temperature of the rail head is cooled to 800-1000 ° C. so that the head 10a of the rail 10 is transformed into fine pearlite structure, and at this time, the nozzle box 80 As shown in FIG. 4A, the air injection nozzles 81 are respectively installed on the upper side of the head and the both sides of the head so as to be cooled by compressed air, or as shown in FIG. 4B, the nozzle box 80 is mounted on the rail 10. It is integrally installed on the head and both sides of the head to be integrally installed, so that the head 10a of the rail 10 is subjected to slack quenching heat treatment.

또한, 상기 슬랙 퀀칭 열처리 완료된 레일(10)의 두부(10a)를 냉각하는 에어 미스트 냉각부(100)는 도 5에서와 같이, 상기 레일(10)의 두부(10a)와 레일 저부(10b)의 온도차에 의한 휨 변형을 방지하며 냉각토록 물과 압축공기의 혼합체인 에어 미스트(110)를 레일 두부(10a)에 다단계로 분사토록 분사노즐(120)이 설치되어 레일 두부의 온도를 200∼250℃ 로 냉각토록 설치되는 구성으로 이루어진다.In addition, the air mist cooling unit 100 for cooling the head 10a of the slack quenching heat-treated rail 10, as shown in Figure 5, of the head 10a and the rail bottom 10b of the rail 10 The spray nozzle 120 is installed to prevent the warpage deformation caused by the temperature difference and to spray the air mist 110, which is a mixture of water and compressed air, in multiple stages on the rail head 10a to cool the rail head. It consists of a configuration that is installed to cool the furnace.

이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 열처리 방법의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the embodiment of the heat treatment method of the present invention having such a configuration in detail as follows.

탄소강의 화학적 성분 범위가 야금학적으로 적용되는 조대한 퍼얼라이트 조직의 소재 레일을 레일 이송용 로울러(130)를 통하여 이송하여, 상기 레일(10)이 예열용 전기유도 가열코일이 설치되는 전기유도 가열장치인 예열 히이터(30)를 통하여 레일 전체를 가열토록 하며, 이때 상기 예열 히이터(30)는 상기 레일(10)의 형상에 따라 레일(10)의 두부 및 양측, 저부에 각각 상기 전기 유도 가열장치인 예열 히이터(30)를 설치하여 레일(10) 전체를 약 500∼600℃ 로 예열시키게 된다.Electrically induction heating in which the rails 10 are preheated with electric induction heating coils are transferred by transferring the material rails of coarse pearlite structure in which the chemical composition of carbon steel is metallurgically applied through the rail conveying roller 130. The entire heating rail is heated through a preheating heater 30 which is a device, wherein the preheating heater 30 is the electric induction heating apparatus on the head, both sides and the bottom of the rail 10 according to the shape of the rail 10. The phosphorus preheat heater 30 is installed to preheat the entire rail 10 to about 500 to 600 ° C.

상기와 같이 예열이 완료된 레일(10) 소재는, 그 두부(10a)를 오스테나이트 조직이 안정된 변태점인 Ac3변태점 이상의 온도로 재가열하게 되며, 이때 상기 레일(10)의 두부(10a)에는 메인 히이터(50)가 설치되어 상기 레일 두부를 약 800∼ 1000℃ 구간의 일정온도 구역으로 재가열하게 된다.As described above, the pre-heated rail 10 material reheats its head 10a to a temperature equal to or greater than Ac 3 transformation point, where the austenite structure is stable, and at this time, the head 10a of the rail 10 has a main heater. 50 is installed to reheat the rail head to a constant temperature region of about 800 to 1000 ℃ section.

계속해서, 상기와 같이 레일(10) 소재의 두부(10a)만을 재가열하여 레일의 두부가 내마모성이 우수한 미세 퍼얼라이트 조직으로 변태되도록 도 2에서와 같이, 상기 재가열된 레일(10)의 두부(10a)가 균일한 온도로 유지되도록 일정시간 대기중에 이송후, 상기 레일 두부의 온도를 800∼500℃ 로 압축공기를 이용하여 냉각시키게 되며, 이때 상기 압축공기(70)의 분사를 위한 노즐 박스(80)에서 압축 공기로 냉각토록 분사노즐(81)이 마련된 노즐박스(80)가 상기 레일(10)의 두부 상측 및 두부 양측으로 각각 설치되어, 레일 두부의 슬랙 퀀칭 열처리 작업을 수행함으로써, 상기 레일의 두부는 미세한 퍼얼라이트 조직으로 변태가 될 수 있도록 한다.Subsequently, the head 10a of the reheated rail 10 as shown in FIG. 2 so as to reheat only the head 10a of the rail 10 material as described above to transform the head of the rail into a fine pearlite structure having excellent wear resistance. ) Is transported in the atmosphere for a predetermined time to maintain a uniform temperature, the temperature of the head of the rail is cooled to 800 ~ 500 ℃ by using compressed air, at this time, the nozzle box (80) for the injection of the compressed air 70 Nozzle box 80 provided with the injection nozzle 81 to cool the compressed air in the air) is installed to the upper side of the head and both sides of the head, respectively, to perform the slack quenching heat treatment of the rail head. Tofu can be transformed into fine pearlite tissue.

상기와같이 슬랙 퀀칭 열처리 작업이 완료된 레일(10)은, 레일 두부(10a)만의 가열에 의해 레일의 두부(10a)와 저부(10b)의 온도차에 의한 레일 전장의 휨 변형이 발생하게 되며, 이때 상기 레일 전장에 걸친 휨에 대한 변형을 최소화 시키기 위하여, 레일의 두부에는 물과 압축공기의 혼합체인 에어 미스트(Air Mist)(110)를 분사노즐(120)을 이용하여 분사하여 상기 레일 두부(10a)의 온도를200∼250℃ 로 냉각시키게 된다.As described above, in the rail 10 in which the slack quenching heat treatment is completed, the bending of the rail electric field occurs due to the temperature difference between the head 10a and the bottom 10b of the rail by heating only the rail head 10a. In order to minimize the deformation of the bending over the entire length of the rail, the head of the rail is sprayed with an air mist (Air Mist) 110, a mixture of water and compressed air using the injection nozzle 120 to the rail head (10a) ) Is cooled to 200-250 ° C.

이때, 상기 레일 두부의 냉각은 도 2에서와 같이, 에어 미스트(110)의 분사를 위한 노즐 박스는, 레일(10)의 주행면인 두부(10a)의 위에 설치되는 에어 미스트 노즐(120)의 위치가 점차적으로 낮아질수 있도록 다단계로 설치하여, 레일 두부(10a)와 저부 (10b)의 온도차에 의해 유발되는 레일 전장에 걸친 휨 변형을 최소화 시킬수 있도록 상기 에어 미스트 분사노즐(120)의 유량을 조절하는 것이다.At this time, the cooling of the rail head is as shown in Figure 2, the nozzle box for the injection of the air mist 110, of the air mist nozzle 120 is installed on the head 10a which is the running surface of the rail 10 By installing in multiple stages so that the position may be gradually lowered, the flow rate of the air mist injection nozzle 120 is adjusted to minimize the bending deformation over the rail length caused by the temperature difference between the rail head 10a and the bottom 10b. It is.

한편, 상기와같이 에어 미스트 분사노즐(120)을 통과한 레일(10)은, 상온까지 상기 레일의 전체 부위를 자연냉각토록 함으로써, 레일 생산이 연속적으로 이루어질수 있게 되는 것이다.On the other hand, the rail 10 passed through the air mist injection nozzle 120 as described above, by allowing the entire portion of the rail to be naturally cooled to room temperature, the rail production can be made continuously.

이상과 같이 본 발명에 따른 레일의 열처리방법 및 장치에 의하면, 레일 전체부위를 예열하고, 재차 레일 두부만을 재가열한후, 소재 레일의 두부만을 압축공기의 분상에 의해 슬랙 퀀칭 열처리 과정을 통해 미세한 퍼얼라이트 조직으로 변태시킬 수 있도록 함으로써, 레일 두부의 강도와 경도가 증대된 내마모성의 기계적 성질을 향상시키며, 특히 레일 두부의 경화에 따른 내마모성을 향상시켜 레일을 품질을 향상시키고, 레일 변형을 최소화할 수 있게되며, 압축공기를 슬랙 퀀칭부에서만 사용하여 생산경비를 최소화하며, 레일의 열처리 직후 에어 미스트의 분사에 의한 레일 전장에 걸친 휨 변형을 극소화하여, 고품질의 열처리 레일의 제조가 연속적으로 안정적으로 이루어질수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.As described above, according to the method and apparatus for heat treatment of a rail according to the present invention, after preheating the entire rail part and reheating only the rail head part again, only the head part of the material rail is subjected to a slack quenching heat treatment process through the separation of compressed air. By transforming into a light structure, the mechanical properties of the wear resistance are increased by increasing the strength and hardness of the rail head, and in particular, the wear resistance of hardening the rail head is improved to improve the quality of the rail and minimize the rail deformation. By using compressed air only in the slack quenching part, the production cost is minimized, and the bending deformation over the entire length of the rail due to the spraying of the air mist immediately after the heat treatment of the rail is minimized, so that the production of high quality heat treated rail can be made continuously and stably. That would have an excellent effect.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be appreciated that various changes and modifications can be made in the art without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the following claims. Those of ordinary skill will want to know easily.

Claims (4)

레일의 열처리 장치에 있어서,In the heat treatment apparatus of the rail, 로울러(130)를 통해 이송되는 레일(10)의 전체를 가열하기 위한 전기 유도 가열장치인 예열 히이터(30)가 설치되어 레일(10) 전체를 일정한 온도로 예열하는 레일 예열부(20)와,A rail preheating unit 20 for preheating the entire rail 10 at a predetermined temperature by installing a preheating heater 30 which is an electric induction heating device for heating the entire rail 10 transferred through the roller 130, 상기 예열 히이터(30)를 거친 레일(10)의 두부(10a)에 안정된 Ac3변태온도 이상의 일정한 온도로 메인 히이터(50)로서 재가열토록 레일 두부(10a)에 설치되는 레일 두부 가열부(40)와,Rail head heating unit 40 installed on the rail head 10a to be reheated as the main heater 50 at a constant temperature equal to or higher than the stable Ac 3 transformation temperature on the head 10a of the rail 10 passing through the preheating heater 30. Wow, 상기 재가열 완료된 레일(10)의 두부(10a)가 균일한 온도로 유지되도록 일정시간 대기중에 이송후, 상기 레일 두부가 미세 퍼얼라이트 조직으로 변태되도록 레일 두부를 냉각토록 하며, 이때 상기 압축공기(70) 분사를 위한 노즐 박스(80)에서 압축 공기로 냉각토록 상기 레일(10)의 두부 상측 및 두부 양측으로 노즐박스(80)가 각각 설치되어, 레일 두부의 슬랙 퀀칭 열처리 작업을 수행토록 설치되는 레일 슬랙 퀀칭부(60) 및,After the head 10a of the reheated rail 10 is transported in the atmosphere for a predetermined time to maintain a uniform temperature, the head of the rail 10 is cooled so that the head of the rail is transformed into fine pearlite tissue, and the compressed air 70 The nozzle box 80 is respectively installed on the upper side of the head and both sides of the head to cool the compressed air in the nozzle box 80 for injection, and the rail is installed to perform the slack quenching heat treatment of the rail head. Slack quenching unit 60, and 상기 레일(10)의 두부(10a)와 레일 저부(10b)의 온도차에 의한 휨 변형을 방지하며 냉각토록 물과 압축공기의 혼합체인 고압의 에어 미스트(110)를 레일 두부(10a)에 다단계로 분사토록 분사노즐(120)이 설치되어 레일 두부와 저부의 온도차를 일정온도로 유지시킬 수 있도록 설치되는 에어 미스트 냉각부(60)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레일 열처리장치.It prevents the bending deformation due to the temperature difference between the head 10a of the rail 10 and the rail bottom 10b, and the high pressure air mist 110, which is a mixture of water and compressed air, is cooled in multiple stages to the rail head 10a. Rail nozzle heat treatment apparatus characterized in that it comprises an air mist cooling unit 60 is installed so that the injection nozzle 120 is installed to maintain the temperature difference between the rail head and the bottom to be sprayed. 제 1항에 있어서, 상기 레일 예열부(20)에 설치되는 예열 히이터(30)를 통한 레일(10) 전체의 에열 온도는, 약 500∼600℃ 로 가열됨을 특징으로 하는 레일 열처리장치.2. The rail heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the heating temperature of the entire rail (10) through the preheat heater (30) installed in the rail preheater (20) is heated to about 500 to 600 ° C. 제 1항에 있어서, 상기 레일 두부(10a)에 설치되는 메인 히이터(50)는, 상기 레일 두부(10a)를 800∼1000℃ 온도로 재가열함을 특징으로 하는 레일 열처리장치.The rail heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the main heater (50) installed on the rail head (10a) reheats the rail head (10a) at a temperature of 800 to 1000 ° C. 레일의 열처리 방법에 있어서,In the method of heat treatment of the rail, 조대한 퍼얼라이트 조직의 소재 레일을 전기유도 가열장치인 예열 히이터를 통해 레일 전체부위를 약 500∼600℃ 로 예열하며, 상기 예열이 완료된 레일의 두부를 오스테나이트 조직이 안정된 Ac3변태온도 이상의 약 800∼1000℃ 구간의 일정온도 구역으로 메인 히이터를 통해 재가열하며, 상기 재가열 완료된 레일의 두부가 균일한 온도로 유지되도록 일정시간 대기중에 이송후, 상기 레일 두부가 미세한 퍼얼라이트 조직으로 변태되도록 약 800∼500℃ 구간의 소정온도 범위에서 고압의 에어를 이용하여 노즐박스에서 레일 두부에 분사하여 슬랙 퀀칭 열처리토록 한후, 상기 레일의 두부와 저부의 온도차에 의한 레일 전장의 휨 변형을 억제토록 물과 압축공기 혼합체인 고압의 에어 미스트를 다단계로 분사하여 레일 두부의 온도를 200∼250℃ 로 냉각하고, 상온까지 상기 레일의 전체 부위를 자연냉각토록 하는 것을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.The preheated heater rail is heated to 500 ~ 600 ℃ through the preheat heater, which is an electric induction heating device, and the head of the preheated rail has a stable austenite structure above about Ac 3 transformation temperature. Reheating through the main heater to a constant temperature zone of 800 ~ 1000 ℃ section, after the transfer in the air for a certain period of time so that the head of the reheated rail is maintained at a uniform temperature, about 800 so that the rail head is transformed into fine pearlite texture In the predetermined temperature range of -500 ℃, the nozzle box is sprayed to the head of the rail by using high pressure air to slack quench heat treatment, and then the water and compression are suppressed to suppress the deflection of the rail length due to the temperature difference between the head and the bottom of the rail. The high pressure air mist, which is an air mixture, is sprayed in multiple stages to cool the temperature of the head of the rail to 200-250 ° C, Up on heat treatment of the rail characterized in that the natural ever cooling the entire portion of the rail.
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