KR20060128918A

KR20060128918A - 레일 제조 방법

Info

Publication number: KR20060128918A
Application number: KR1020067014382A
Authority: KR
Inventors: 노리아끼 오노데라; 다꾸야 사또오; 마사하루 우에다; 가즈오 후지따; 아끼라 고바야시
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-12-14
Also published as: JP2007519820A; CN1906314B; KR100895546B1; KR20090017686A; US20090014099A1; EP1711638B1; KR20100036364A; WO2005066377A1; PL1711638T3; ATE442461T1; JP2011073063A; KR101025397B1; JP5261936B2; CN1906314A; JP5784896B2; DE602005016523D1; RU2336336C2; EP1711638A1; ES2331316T3; RU2006125717A

Abstract

빌렛이 레일 형상으로 열간 압연되고 레일이 대기 온도로 냉각되는 레일 제조 방법이 제공된다. 레일의 푸트부는 표면 온도가 800℃ 내지 400℃ 사이인 적어도 냉각 기간동안 레일의 직립성을 향상시키도록 기계적으로 구속될 수 있다. 후속 냉각 공정에서, 적어도 레일 푸트의 표면 온도가 400℃ 내지 250℃이면서, 레일은 직립 상태로 유지되고, 절연 또는 가속화된 냉각을 사용하지 않고 자연스럽게 냉각된다.

레일, 냉각, 열간 압연, 표면 온도, 빌렛

Description

레일 제조 방법 {RAIL MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 레일 제조 방법, 및 열간 압연된 레일 형상을 냉각시킨 후 발생되는 만곡(bending)을 감소시키는 냉각 방법에 관한 것이다.

본 출원은 2004년 1월 9일자로 출원된 이전의 일본 무심사 특허 출원 공개번호 제2004-004358호로부터 우선권을 청구하고, 이는 본 명세서에 전체로 병합되어 있다.

일반적으로, 레일로드에 사용하기 위한 레일은 빌렛을 가열하고 이를 특정 형상으로 열간 압연하는 것을 통해 형성되고, 그 후, 원하는 기계적 특성에 따라 열처리를 수행한 후 대기 온도로 냉각된다. 그 후, 교정(rectification)을 수행한 후, 특정 검사가 수행될 수 있고 그 레일은 최종 제품이 된다. 열처리는 필요시 수행되고, 이러한 작동이 생략될 수 있는 경우가 있다.

상술된 레일 제조 방법에서, 레일이 측방향으로 위치되는 동안 열간 압연 처리를 수행하는 것이 보통이다. 열처리기 수행되지 않을 때, 레일은 냉각되는 냉각 베드로 그 측면 상으로 수송된다.

그러나, 레일의 단면 형상이 직립 상태로 있을 때 수평 방향으로 비대칭이기 때문에, 곡률은 열간 압연 후 냉각 처리 중에 높이 방향으로 발생될 수 있다(여기 서, 레일이 높이 방향으로 만곡될 때 수평 방향으로의 곡률을 의미하고, 측방향으로의 곡률은 폭 방향으로 만곡될 때이다.) 보통 작동 방법으로, 높이 방향으로의 만곡이 증가되고 레일이 불균형적이고 흔들거리기 쉬울 때, 이는 냉각 베드 상에 레일을 위치시키고 그 베드로부터 레일을 후퇴시키는 경우 레일의 보통 수송에서의 어려움을 야기한다. 따라서, 이러한 불균형 상태를 방지하려는 시도로부터, 대부분의 상술한 제조 방법에서, 레일은 처리되고 그 측면 상으로 수송된다. 그러나, 공기 또는 연무를 사용하여 레일을 신속하게 냉각시킬 때, 이러한 냉각 작동은 그것이 직립일 때 레일 상에 수행되고, 일본 무심사 특허 출원 공개 S62-13528에 개시된 바와 같이 열처리는 직립 상태에서 레일 상에 수행되는 것이 일반적이고, 그 후, 레일은 냉각 베드에 도달할 때까지 측방향으로 위치된다.

레일이 그 측면 위로 놓이고 이 방식으로(즉, 강압적으로 냉각하지 않고 열이 자연스럽게 분배되도록 함으로써) 냉각되게 할 때, 높이 방향으로 레일 상의 압박이 없기 때문에 레일이 만곡되기 더 쉬워진다. 더욱이, 냉각 베드에 가장 근접한 레일의 측면과 그 대향 측면 사이에 온도차가 발생될 때, 만곡은 또한 그 폭 방향으로 발생될 수 있다.

이러한 형태의 레일 만곡은 제조 공정의 종료시에 교정되고, 이에 따라 만곡된 레일이 지그재그 형태로 배치된 롤러를 가진 교정기 상에 위치되고 필요시 더 압착 작동을 겪는다. 그러나, 곡률이 양이 크면 이 교정 처리가 많은 시간이 필요할 수 있기 때문에 제조 비용에서의 증가 도는 생산성에서의 감소를 가져올 수 있다. 더욱이, 최근 요구되는 고속 레일로드에 사용되는 레일의 경우, 이러한 레일 은 특히 높은 수준의 직립성을 요구하기 때문에, 가압 교정에 의해 곡률을 충분히 교정하는 것이 불가능한 경우가 발생할 수 있고, 생산량에서의 감소를 야기한다.

냉각 베드 상의 곡률을 제어하기 위한 방법으로, 다음 형태의 기술이 개시된다.

먼저, 일본 무심사 특허 출원 공개 평05-076921호에, 고온 레일이 냉각 베드 상에 그 측면 상으로 냉각되는 방법이 개시되고, 냉각 베드 내에 충전된 레일의 양 단부가 만곡되어 레일의 헤드는 만곡부의 외측면으로 이동된다. 더욱이, 일본 무심사 특허 출원 공개 평09-168814호에, 냉각 후에 직립이 되도록 트랜스퍼 및 스토퍼가 측방향 레일을 만곡시키도록 냉각 베드 상에 사용되는 방법이 개시된다.

그러나, 이러한 방법에서, 곡률 정도 및 레일의 양단부의 이러한 곡률 형상을 조절하는 것이 어려울 수 있고, 이러한 곡률을 정밀하게 제어하는 것이 불가능할 수 있다. 더욱이, 레일의 폭방향으로 곡률을 제어하는 것이 어려울 수 있다.

일본 무심사 특허 출원 공개 소59-031824호에, 레일을 직립 상태로 설정하고, 레일의 바닥부를 절연하고, 레일의 헤드의 냉각 속도와 레일의 푸트의 냉각 속도를 동시화시킴으로써 냉각 처리동안 레일의 곡률이 방지되는 방법이 개시된다. 이러한 방법에 의해, 레일의 곡률이 감소되지만, 레일의 헤드와 푸트의 냉각 속도를 동기화시키기 위해 절연을 선택하는 것이 어렵고, 투자 자본이 증가된다. 더욱이, 냉각에 요구되는 시간은 냉각 속도를 감소시키기 위한 이러한 절연으로 인해 증가하여 생산성에서의 감소를 야기한다.

더욱이, 다중 레일 상에 상기 형태의 절연을 수행하는 경우, 만약 모든 레일 의 냉각 조건이 동일하면, 레일을 직립화시키는 것에 효율성이 있지만, 만약 상이한 크기의 레일이 냉각 처리에서 함께 혼합되면, 각각의 레일에 대한 냉각 조건이 상이할 수 있어 곡률이 감소되지 않는 레일을 가져온다. 더욱이, 그러나, 냉각 처리에 요구되는 시간이 증가하기 때문에, 재료의 팽창과 수축이 발생하는데 큰 시간이 요구되고, 곡률의 양이 실제로 증가될 수 있다는 것에 관심이 있다.

본 발명의 예시적 실시예는 종래 기술의 상술한 단점을 해결하고 단순하고 냉각 후에 곡률의 양을 감소시킬 수 있는 레일 제조 방법을 제공하려는 것이다.

예를 들어, 본 발명은 빌레이 레일 형상으로 열간 압연되고 열간 압연 후에 고온 레일이 대기 온도로 냉각되는 레일 제조 방법을 제공한다. 레일 제조 방법의 일 예시적 실시예에서, 레인은 레일의 헤드 표면 온도가 400℃ 내지 250℃ 온도 범위에 도달할 때까지 직립 상태로 유지될 수 있고, 여기서 레일은 절연 또는 가속화된 냉각을 사용하지 않고 자연스럽게 냉각된다.

빌렛은 레일 형상으로 열간 압연될 수 있고, 열간 압연 후에, 고온 레일은 레일 제조 방법인 대기 온도로 냉각된다. 레일은 레일의 헤드 표면 온도가 800℃ 내지 400℃ 온도 범위에 도달할 때까지 직립 상태로 유지될 뿐 아니라, 레일의 푸트는 또한 기계적으로 구속될 수 있다.

레일의 푸트를 기계적으로 구속하면서 동시에 레일을 직립 상태로 유지시키면서, 적어도 레일의 헤드 표면 온도가 550℃ 내지 450℃ 온도 범위에 도달할 때까지 또는 레일의 푸트 표면 온도가 500℃ 내지 450℃ 온도 범위에 도달할 때까지 초당 1℃ 내지 초당 20℃의 속도로 레일의 푸트와 헤드의 가속화된 냉각을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 예시적 실시예에 따르면, 가속화된 냉각을 시작하는 레일 헤드의 표면 온도를 형성하거나 가속화된 냉각 온도를 시작하는 레일 푸트부의 표면 온도를 형성하는 것이 바람직할 수 있고, 레일의 구조는 오스테나이트이다.

열간 압연 후 레일을 대기 온도에 도달할 때까지 직립 상태로 유지시키는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 이송 중에 열간 압연후 레일을 직립 상태로 두고 레일의 단면 형상을 온라인으로 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 레일의 길이는 80 내지 250미터 내에 있는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 레일 제조 방법의 다른 예시적 실시예에 따르면, 절연 또는 가속화된 냉각을 사용하지 않고 레일 헤드의 표면 온도가 400℃ 내지 250℃ 온도 범위에 도달할 때까지 직립 상태로 유지되는 레일을 자연스럽게 냉각시킴으로써, 레일 자체의 무게에 의해 레일의 곡률을 수평 방향으로 제어하는 것이 가능하다. 결과적으로, 종래 만곡을 방지하기 위한 변형 작동을 수행할 필요없이 수평 방향으로의 레일의 곡률을 방지하는 것이 가능하다. 더욱이, 레일의 에지가 냉각 베드와 접촉하지 않고 양 측면이 동일한 방식으로 열을 방출하기 때문에, 및 레일의 폭 방향으로 발생되는 온도 구배가 없기 때문에(레일의 양 측면 사이의 온도 차가 없기 때문에), 폭 방향으로 레일의 곡률을 제어하는 것이 가능하다.

절연없이 레일을 자연스럽게 냉각시킴으로써, 절연 재료의 선택을 수행할 필요가 없을 수 있고, 절연 재료에 대해 비용 지출할 필요가 없다. 더욱이, 절연을 포함하는 공정과 비교해서 냉각에 요구되는 시간을 단축시키는 것이 가능하다.

더욱이, 가속화된 냉각을 수행하지 않고 레일을 자연스럽게 냉각시킴으로써, 가속화된 냉각 작동에서보다 이물질 구조가 금속 구조물 내에 형성되는 것이 더욱 어려워서, 냉각 후의 금속 특성이 안정적이다.

더욱이, 이를 대기 온도로 냉각시킬 때 레일의 곡률을 감소시키는 것이 가능하기 때문에, 후속 수송 작동 중에 불균형과 흔들림과 같은 임의 문제를 미리 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 레일 제조 방법의 또 다른 예시적 실시예에 따르면, 레일 헤드의 표면 온도가 800℃ 내지 400℃ 온도 범위에 도달할 때까지 이를 직립 상태로 유지할 뿐 아니라 레일 푸트를 기계적으로 구속시킴으로써, 레일의 직립성은 레일의 헤드와 푸트 사이의 온도 구배에 의해 발생되는 열팽창과 수축 차로 인한 응력을 통해 유지될 수 있고, 따라서, 레일의 곡률을 수평 방향으로 제어하는 것이 가능하다. 결과적으로, 종래 만곡을 방지하기 위한 미리 변형 작동을 수행할 필요없이 수평 방향으로의 레일의 곡률을 방지할 수 있다.

도1은 본 발명의 예시적 실시예에 따라 냉각되는 직립 상태에서의 레일의 단면도를 도시한다.

도1에 도시된 바와 같이, 레일로드에 사용하기 위한 레일(1)의 푸트(2)의 형상은 판형이고 측방향으로 퍼져있는 반면, 헤드(3)는 응집되어 있고, 결과적으로, 열간 압연 후에 고온의 냉각중에, 푸트(2)의 냉각은 헤드(3)의 냉각보다 더 빠르게 진행된다. 따라서, 온도에서의 감소에 상응하여, 냉각 베드 상에 남아있는 레일(1)은 레일(1)의 단부가 푸트 측(2)을 향해 만곡된 후 헤드 방향(3)으로 최종적으로 만곡된다(높이 방향으로 만곡된다.) 더욱이, 레일(1)을 그 측면 상으로 냉각시킬 때, 레일(1)은 냉각 베드의 구조와 특성뿐 아니라 노출되어 있는 측면과 냉각 베드와 접촉된 측면의 냉각 속도에서의 차이로 인해 그 폭방향으로 만곡될 수 있다.

냉각 베드 상의 곡률의 발생을 방지하기 위한 방법을 연구한 결과, 본 발명자는 레일(1)의 헤드부(3)의 표면 온도가 400℃ 내지 250℃ 온도 범위에 도달할 때까지 레일(1)을 직립 상태로 유지시키면서 절연 또는 가속화된 냉각없이 레일(1)을 자연스럽게 냉각시키는 것이 효율적이라는 것을 발견했다. 결과적으로, 레일(1)의 양측면의 냉각 속도를 적절하게 균등화시킴으로써 폭방향으로 만곡시켜 곡률 교정의 효과를 달성할 뿐아니라 레일 그 자체의 높이로부터 높이 방향으로 만곡시킬 때 곡률 교정의 효과를 달성할 수 있고, 따라서 결과적으로 레일(1)의 직립성을 향상시킬 수 있다.

레일(1)의 헤드부(3)의 표면 온도가 400℃ 내지 250℃ 온도 범위에 도달하게 하고 레일(1)을 직립 상태로 유지시키면서 절연 또는 가속화된 냉각없이 자연스런 냉각 온도를 선택하는 이유는 다음과 같다. 250℃ 위의 온도에서, 강철의 강도의 열팽창 및 수축 차에 따른 응력이 레일(1)의 위치를 변화시키거나 물을 사용하여 가속화된 냉각을 수행함으로써 증가하기 때문에, 열팽창 및 수축 차는 헤드부(3)와 푸트부(2) 사이의 온도차로 인해 발생되고, 따라서, 곡률은 고온에서 응력 완화되는 강철에 발생된다.

따라서, 레일(1)을 절연시키거나 가속화된 방식으로 냉각시키지 않고 이 온도 범위에서 자연스런 냉각을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 250℃ 아래의 온도 범위에서, 강철의 강도가 열팽창 및 수축 차에 수반하는 응력에 따라 증가하기 때문에, 레일(1)의 위치가 변화되거나 가속화된 냉각이 물을 갖고 수행되어도, 어떤 만곡도 강철에 발생하지 않는다. 이하 설명되는 열처리와의 관계가 또한 고려되면, 레일(1)은 열간 압연 후에 직립 상태로 놓이고, 그 후 대기 온도에 도달할 때까지 그 상태를 유지하면서 처리가 수행되고, 또한 이는 제조 장비의 구성면에서 바람직하다.

더욱이, 400℃ 위의 온도 범위에서, 탄소강 레일(1)이 가속된 방식 또는 절연되어 냉각되어도, 마텐사이트와 같은 어떤 바람직하지 않은 금속 구조가 발생하지 않는다. 그러나, 400℃ 아래의 온도 범위에서, 만약 탄소강 레일(1)이 가속화된 방식 또는 절연되어 냉각되면, 레일로드 레일에 바람직하지 않은 마텐사이트와 같은 금속 구조가 발생하는 것이 가능하다. 따라서, 레일(1)의 가속화된 냉각 또는 절연없이 이 온도 범위에서 냉각이 자연스럽게 수행되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 이유를 기초로, 레일(1)의 헤드부(3)의 표면 온도가 400℃ 내지 250℃ 온도 범위에 도달할 때까지 레일(1)을 직립 상태로 유지시킴으로써, 레일 자체의 무게에 의한 높이 방향으로 곡률을 제어하는 것이 가능하다. 더욱이, 레일(1)을 직립 상태로 유지시킴으로써, 레일(1)의 우측 또는 좌측이 냉각 베드와 접촉하지 않고, 동일한 방식으로 양측으로부터 열이 분배되어, 레일(1)의 폭방향으로 온도 구배가 없고, 폭방향으로 곡률을 제어하는 것이 가능하다. 사실, 이보다 더 높은 온도 범위로부터 직립 상태로 레일(1)을 유지시키는 것이 효율적이다.

이러한 점에서의 냉각 작동에서, 절연 또는 가속화된 냉각이 없다는 것은 중요하다. 만약 절연이 수행되지 않으면, 절연 재료를 선택할 필요가 없고, 절연 재료로 인한 자본 비용이 필요없다. 더욱이, 절연을 포함하는 공정과 비교하여 냉각 기간을 단축시키는 것이 가능하다. 또한, 가속화된 냉각을 포함하고 포함하지 않는 공정을 비교할 때, 강압식 냉각이 수행되지 않는 경우, 금속 구조 내에 발생되는 이물질 구조가 더욱 어렵게 되고, 따라서, 금속 특성이 냉각 후에 안정화된다.

레일(1)을 직립 상태로 유지시키고 냉각 베드 위로 흔들거리지 않는 것을 보증하기 위해, 레일(1)을 직립 상태로 유지시키는 것에 더하여, 레일(1)의 푸트부(2)는 열간 압연 후에 레일의 온도가 소성 변형이 있는 온도 범위에 도달할 때까지, 즉, 레일(1)의 헤드부(3)의 표면 온도가 800℃ 내지 400℃의 구역에 놓일 때까지 기계적으로 억제되어야 한다.

레일(1)의 푸트부(2)를 이러한 방식으로 기계적으로 억제시킴으로써, 자연스런 냉각 이전에 이 단계에서 큰 곡률이 발생되는 것이 더 어렵고, 따라서, 레일(1)이 직립 상태에서도 흔들리는 것이 더 어렵다.

레일(1)의 각 부분의 온도가 레일(1) 구조가 변화하기 시작하는 온도 범위에 도달할 때까지, 즉, 헤드부의 표면 온도가 550℃ 내지 450℃ 온도 범위에 도달할 때까지 및 레일(1)의 푸트부(2)의 표면 온도가 500℃ 내지 450℃ 온도 범위에 도달할 때까지 레일(1)의 푸트부(2)를 기계적으로 억제시키고 레일(1)을 직립 상태로 유지시키면서 초당 1℃ 내지 초당 20℃의 속도로 가속화된 방식으로 레일(1)의 푸트부(2)와 헤드부(3)를 냉각시키는 것이 더욱 효율적일 수 있다. 상기 조건에서 레일(1)을 가속화된 방식으로 냉각시킴으로써, 금속 구조가 변형하기 시작할 때 발생되는 곡률을 제어하는 것이 가능하고, 따라서, 레일(1)의 직립성이 증가된다. 여기서, 초당 1 내지 20℃가 되는 냉각 속도의 선택은 1℃보다 작은 자연스런 냉각 공정과 비교하여 효율에서 상당한 차이가 없을 뿐 아니라 초당 20℃보다 큰 속도에서 가속화된 냉각 작동을 정지시키기 위한 온도 조절의 어려움을 야기할 수 있는 구역에서의 차이로 인한 온도 편차가 더 있을 것 같다는 사실 때문이다.

이러한 경우, 만약 레일(1) 상에 수행되는 열처리가 없다면, 레일(1)은 상기 온도에 도달할 때까지 열간 압연 후 자연스럽게 냉각될 수 있다. 열처리가 수행될 때, 금속 구조가 오스테나이트(austenitic)인 온도 범위로부터 초당 1 내지 20℃의 냉각 속도로 레일(1)의 가속화된 냉각을 수행하는 것이 바람직하다. 가속화된 냉각이 450℃가 되도록 수행되는 온도 범위를 형성시킴으로써, 레일(1)의 곡률을 동시에 제어하는 것이 가능하다. 가속화된 냉각의 방법으로, 예를 들어, 공기 또는 연무가 레일 상에 가해지는 방법 또는 레일이 물이나 오일에 침지되는 방법과 같은 종래의 방법을 사용하는 것이 가능하다.

레일(1)의 푸트부(2)를 구속하는 장치는 레일(1)용 열처리 장치와 비교하여 이전 설명된 바와 같이 있다. 예를 들어, 일본 무심사 특허 출원 공개 제2003- 160813호에 개시된 바와 같은 구속 장치를 사용하는 것이 가능하다.

또한, 냉각 중에 레일(1)의 길이를 일정 길이가 되도록 설정하는 것이 효율적일 수 있다. 레일의 길이를 냉각 베드 상에 일정 길이가 되도록 설정함으로써, 레일의 무게로부터의 영향을 억제하는 것이 발생되고, 레일(1)의 곡률을 더 효율적으로 제어할 수 있다.

일본 내에 선적된 레일의 길이는 일반적으로 25미터이고, 더 긴 레일을 직립 상태로 냉각시킴으로써 이를 냉각시키기 위한 냉각 처리에서 이 길이로 레일을 절단시키는 것이 일반적이지만, 곡률 상의 레일의 무게의 영향을 제어하는 것이 가능하다. 가장 바람직한 길이는 80미터 이상이다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 레일(1)의 길이에 상한을 형성할 필요가 없지만, 전체 레일 제조 설비면에서, 그 길이는 조작 한계로 인해 제한된다. 본 발명에서, 길이의 상한을 250미터 이하가 되도록 설정하는 것이 가능하다.

본 발명의 예시적 실시예에 사용되는 냉각 베드는 종래 기술의 구조와 동일할 수 있다. 종래 냉각 베드는 레일을 200℃로 냉각시킨 후 냉각 속도를 증가시키는 물 설비뿐 아니라 수송용 컨베이어에 특징이 있지만, 일본 무심사 특허 출원 공개 평05-076921호 및 일본 무심사 특허 출원 공개 평09-168814호에 개시된 바와 같은 교정 장치 또는 일본 무심사 특허 출원 공개 소59-031824호에 개시된 바와 같은 냉각 베드용 절연 장비가 필요없다.

레일의 표면 온도가 400℃ 내지 250℃에 놓일 때 그 기간동안 레일을 직립 상태로 유지시킴으로써 본 발명의 예시적 실시예의 레일 제조 방법에 따라 상술된 바와 같이, 레일 자체의 무게로 인한 수평 방향으로의 만곡을 제어하는 것이 가능하다. 더욱이, 열이 레이의 양측면으로부터 대략 동일하게 분배되고 레일(1)의 폭방향으로 온도차가 없기 때문에 레일의 폭방향으로의 만곡을 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 만곡을 방지하기 전에 종래 변형 작업을 수행할 필요없이 수평 방향으로 레일의 곡률을 방지하는 것이 가능하다.

본 발명의 예시적 실시예에 따르면, 만곡을 방지하기 전에 어떤 변형 작동이 수행되지 않기 때문에, 레일의 방향을 변화시키는 회전 기계가 열간 압연을 뒤따르는 공정에 단일 유닛이 되는 것이 필요하다. 따라서, 자본 비용을 감소시키고 또한 냉각 장치용 장비 영역(equipment footprint)의 크기를 감소시키는 것이 가능하다. 더욱이, 레일이 직립일 때 냉각 베드의 영역이 레일이 측방향으로 위치될 때 냉각 베드의 영역보다 더 작기 때문에, 단일 시간에 냉각되는 레일의 수를 증가시키는 것이 가능하고, 따라서, 생산성이 증가되고, 생산성을 유지시키면서 장비 영역의 크기를 감소시킬 수 있다.

더욱이, 열간 압연 후 레일을 직립 상태로 놓음으로써, 이송 중에 단면 형상 치수의 측정을 합체하는 것이 가능하여 고온 형상 샘플 취출의 단순함이 가능해진다. 형상 샘플은 열간 압연 후에 절단될 때 레일 단면 오프라인의 각각의 부분을 측정함으로써 주로 취출되고, 그들은 재료의 열간 압연의 후속 압력 조건을 조절하는데 사용되지만, 절단 위치가 그 생산물의 길이에 의해 제한되고 제품이 절단되는 동안 라인이 정지되기 때문에, 생산 효율에서의 감소를 야기한다.

온라인 단면 형상 치수 측정이 제자리에 놓인 경우, 측방향 이송의 종래 방 법에서, 이송 중 곡률의 양은 매우 크고, 따라서 그 형상 게이지가 그 크기를 매칭하도록 크게 형성되어야 했다. 더욱이, 충분한 정확성을 달성하는 것이 불가능하다. 따라서, 본 발명에서와 같이 레일을 직립 상태로 이송하고 미리 곡률의 양을 더 감소시킴으로써, 매우 정확한 측정이 가능하고, 더욱이, 레일의 전체 길이 상의 임의 위치에서의 측정이 가능해진다. 또한, 대기 온도 냉각 후에 수행되는 수정 조절의 이러한 측정 결과를 이용함으로써, 레일의 직립성을 더 증가시키는 것이 가능하다.

단면 형상 치수 게이지는 바람직하게 냉각 플로어를 향하면서 이송의 시작시에 위치되고, 측정은 레일 이동과 함께 수행된다. 치수 게이지의 형상에 대해, 예를 들어, 로드가 접촉되고 그 변위가 측정되는 시스템 또는 거리가 레이저와 같은 광에 의해 측정되는 시스템과 같은 공지된 장치를 적용하는 것이 가능하다.

(변형예1)

열간 압연 작동을 따르는 25미터, 50미터, 100미터 및 150미터의 길이로 절단된 JIS(일본 산업 표준) 50KgN 레일이 각각의 길이에 대해 20레일의 그룹으로 분할된다. 그 후, 모든 레일은 그 측면 위로 놓이고, 레일의 헤드부의 표면 온도가 400℃에 도달할 때까지 남겨진다(자연 냉각). 그 후, 모든 레일은 직립 상태로 서고, 레일 헤드부의 표면 온도가 400℃ 에서 250℃로 하강하는 동안 남겨진다. 그 후, 레일의 절반을 직립 상태로 각각의 그룹내에 유지시키고, 레일의 잔류 절반은 측방향으로 위치되고 콘크리트 베드(냉각 베드) 상에 대기 온도로 냉각시키도록 남겨진다. 냉각 작동이 완료된 후, 흔들리는 레일의 수가 계산되고 폭 방향뿐 아니 라 높이 방향으로 각각의 레일의 곡률(상부 방향으로의 모든 곡률) 정도가 측정된다.

높이 방향으로의 곡률 정도의 경우, 직립 상태에서의 베드와 레일의 양 단부 사이의 거리가 측정되고 양쪽 측정에 대한 평균값이 고려된다. 더욱이, 동일한 방식으로 폭방향으로의 곡률 정도가 측정되고, 그 평균값이 결정된다. 그 결과가 표1에 도시된다.

(표1)

	냉각 중의 길이	냉각 중의 위치	떨어진 레일의 수	높이방향으로의 곡률	폭방향으로의 곡률	의견
1	25	직립	없음	750	65	본 발명
2	25	측방향	-	770	65	비교예
3	50	직립	없음	760	120	본 발명
4	50	측방향	-	780	120	비교예
5	100	직립	없음	780	240	본 발명
6	100	측방향	-	800	240	비교예
7	150	직립	없음	780	380	본 발명
8	150	측방향	-	800	380	비교예

더욱이, 상기 변형예1과 비교하여, 열간 압연 작동을 따르는 25미터, 50미터, 100미터 및 150미터의 길이로 절단된 JIS 50KgN 레일은 각각의 길이에 대해 20 레일의 그룹으로 분할된다. 그 후, 모든 레일은 그 측면 위로 놓이고, 레일의 헤브부의 표면 온도가 400℃에 도달할 때까지 남겨진다(자연 냉각). 그 후, 모든 레일은 측방향 위치에 유지되고, 레일 헤드부의 표면 온도가 400℃ 에서 250℃로 하강하는 동안 남겨진다. 그 후, 레일의 절반을 직립 상태로 각각의 그룹내에 유지시키고, 레일의 잔류 절반은 측방향 위치에 유지되고 콘크리트 냉각 베드 상에 대기 온도로 냉각시키도록 남겨진다. 냉각 작동이 완료된 후, 흔들리는 레일의 수가 계산되고 전과 동일한 방법으로 폭 방향뿐 아니라 높이 방향으로 각각의 레일의 곡 률 정도가 측정된다. 그 결과가 표2에 도시된다.

(표2)

	냉각 중의 길이	냉각 중의 위치	떨어진 레일의 수	높이방향으로의 곡률(mm)	폭방향으로의 곡률(mm)	의견
1	25	직립	모두	780	85	비교예
2	25	측방향	-	800	85	비교예
3	50	직립	모두	830	150	비교예
4	50	측방향	-	850	150	비교예
5	100	직립	모두	880	300	비교예
6	100	측방향	-	900	300	비교예
7	150	직립	모두	880	500	비교예
8	150	측방향	-	900	500	비교예

상기 표1과 표2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉각 중에서도 레일을 직립 상태로 유지시키는 것 뿐 아니라 레일의 높이와 폭 방향의 양쪽 방향으로 곡률의 양을 감소시키는 것이 가능하다.

(변형예2)

열간 압연 작동을 따르는 150미터 길이로 절단된 JIS 60kg 레일이 20레일의 그룹으로 각각 분할된다. 그 후, 모든 레일이 직립으로 서고, 레일의 헤브부의 표면 온도가 800℃에서 450℃로 감소할 때까지 그 위에 공기를 송풍함으로써 강압적으로 냉각된다. 가속된 냉각 속도는 각각의 그룹에 대해 상이한 가속된 냉각 속도를 사용하여 초당 0℃, 초당 1℃, 초당 3℃, 초당 5℃ 및 도당 10℃로 설정된다. 더욱이, 클램프 장치를 사용하여 각각의 그룹에서 레일 절반의 푸트부를 억제하고, 레일의 잔류부의 푸트부는 억제되지 않고 남겨진다. 이후, 모든 레일은 직립 위치에 유지되고, 대기 온도로 냉각된다. 냉각 작동이 완료된 후, 상기 변형예1에서와 동일한 방법으로 폭 방향으로뿐 아니라 높이 방향으로 각각의 레일의 곡률 정도를 측정한다. 그 결과가 표3에 도시된다.

(표3)

	가속화된 냉각 속도(℃/s)	가속화된 냉각 중의 구속	높이 방향으로의 곡률(mm)	폭방향으로의 곡률(mm)	의견
1	없음	없음	650	190	비교예
2	없음	있음	450	120	본발명
3	1	없음	500	210	비교예
4	1	있음	210	120	본발명
5	3	없음	440	210	비교예
6	3	있음	150	120	본발명
7	5	없음	400	220	비교예
8	5	있음	140	120	본발명
9	10	없음	370	220	비교예
10	10	있음	140	120	본발명

표3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉각동안 레일을 직립 위치로 억제함으로써, 대기 온도로 냉각시킨 후 곡률 정도를 감소시키는 것이 가능하다.

상기에서, 본 발명의 바람직한 실시예와 예시적 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예와 예시적 실시예에 제한되지 않는다. 본 발명의 목적 내에 구조에서 추가, 생략, 대체 및 다른 변형이 가능하다. 더욱이, 상기 참조된 모든 참조문헌, 공개 및 특허 출원이 참조로 전체에 병합된다.

본 발명은 빌렛을 레일 형상으로 열간 압연하고 다음에 열간 압연 후 고온 레일을 대기 온도로 냉각시키기 위한 레일 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 레일의 푸트의 표면 온도가 400℃ 내지 250℃ 온도 범위에 도달할 때까지 레일이 직립 상태로 유지되고, 그 레일이 절연 또는 가속화된 냉각없이 자연스럽게 냉각되는 레일 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 미리 만곡을 방지하기 위해 종래 변형 작동을 수행할 필요없이 수평 방향으로 레일의 곡률을 방지하는 것이 가능하다.

Claims

레일 제조 방법이며,

a) 빌렛을 고온을 가진 레일 형상으로 열간 압연하는 단계와,

b) 단계(a) 이후에, 고온 레일이 대기 온도로 냉각되게 냉각시키는 단계를 포함하고,

상기 레일은 레일의 푸트 표면의 온도가 사실상 400℃ 내지 250℃의 온도 범위에 도달할 때까지 직립 위치에 유지되고, 여기서 레일은 절연과 가속화된 냉각 절차의 적어도 하나를 사용하지 않고 자연스럽게 냉각되는 레일 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(b)는,

레일의 푸트를 기계적으로 구속하면서 동시에 레일을 직립 위치로 유지시키면서 사실상 초당 1℃ 내지 초당 20℃의 속도로 레일의 푸트와 헤드의 가속화된 냉각을 수행하는 단계를 포함하고, 여기서 가속화된 냉각은 (i) 적어도 헤드의 표면 온도가 사실상 550℃ 내지 450℃ 온도 범위에 도달하거나, (ii) 레일 푸트의 표면 온도가 사실상 500℃ 내지 450℃ 온도 범위에 도달할 때까지 수행되는 레일 제조 방법.
제2항에 있어서, 레일 헤드의 표면 온도가 가속화된 냉각을 시작하거나 가속화된 냉각을 시작하는 레일의 푸트부의 표면 온도가 레일의 구조가 오스테나이트인 온도인 레일 제조 방법.
제1항에 있어서, 단계(a) 이후에, 레일은 대기 온도에 도달할 때까지 직립 위치에 유지되는 레일 제조 방법.
제4항에 있어서, 레일의 단면 형상은 단계(a) 이후 직립 위치로 위치된 레일의 이송 중에 온라인에서 측정되는 레일 제조 방법.
제1항에 있어서, 레일의 길이는 사실상 80미터와 250미터 사이에 있는 레일 제조 방법.
레일 제조 방법이며,

a) 빌렛을 고온을 가진 레일 형상으로 열간 압연하는 단계와,

b) 단계(a) 이후에, 고온 레일이 대기 온도로 냉각되게 냉각시키는 단계를 포함하고,

상기 레일은 레일의 푸트가 기계적으로 구속되면서 레일의 푸트 표면의 온도가 사실상 800℃ 내지 400℃의 온도 범위에 도달할 때까지 직립 위치에 유지되는 레일 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 단계(b)는,

레일의 푸트를 기계적으로 구속하면서 동시에 레일을 직립 위치로 유지시키면서 사실상 초당 1℃ 내지 초당 20℃의 속도로 레일의 푸트와 헤드의 가속화된 냉각을 수행하는 단계를 포함하고, 여기서 가속화된 냉각은 (i) 적어도 헤드의 표면 온도가 사실상 550℃ 내지 450℃ 온도 범위에 도달하거나, (ii) 레일 푸트의 표면 온도가 사실상 500℃ 내지 450℃ 온도 범위에 도달할 때까지 수행되는 레일 제조 방법.
제8항에 있어서, 레일 헤드의 표면 온도가 가속화된 냉각을 시작하거나 가속화된 냉각을 시작하는 레일의 푸트부의 표면 온도가 레일의 구조가 오스테나이트인 온도인 레일 제조 방법.
제7항에 있어서, 단계(a) 이후에, 레일은 대기 온도에 도달할 때까지 직립 위치에 유지되는 레일 제조 방법.
제10항에 있어서, 레일의 단면 형상은 단계(a) 이후 직립 위치로 위치된 레일의 이송 중에 온라인에서 측정되는 레일 제조 방법.
제11항에 있어서, 레일의 길이는 사실상 80미터와 250미터 사이에 있는 레일 제조 방법.