KR900002195B1

KR900002195B1 - 레일의 열처리 방법

Info

Publication number: KR900002195B1
Application number: KR1019850009738A
Authority: KR
Inventors: 게이지 후꾸다; 다께후미 스즈끼; 히데아끼 가게야마; 요시아끼 마끼노; 마사노리 히사쓰네; 에이고 마쓰바라; 미띠아끼 이시이; 마나부 사또; 하루오 고야마
Original assignee: 신닛뽕 세이데쓰 가부시끼가이샤; 다께다 유다까
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1990-04-04
Also published as: EP0186373A3; EP0186373A2; DE3579681D1; AU561642B2; EP0186373B1; KR860005040A; US4913747A; CA1259552A; CN1004881B; CN85109735A; AU5111585A; BR8506419A

Abstract

내용 없음.

Description

레일의 열처리 방법

제 1 도는 본 발명에 따른 열처리 방법의 제 1 실시형태를 실시하기에 적합한 냉각장치의 제 1 실시형태를 도시한 측면도.

제 2 도는 제 1 도의 냉각장치의 일부에 대한 확대도.

제 3 도는 본 발명의 방법의 일실시형태에 따라 냉각된 레일 헤드의 냉각속도를 나타내는 냉각곡선의 그래프.

제 4 도와 제 5 도는 본 발명의 방법에 따라 열처리된 열처리된 레일의 단면에서의 경도측정 결과를 도시한 그래프.

제 6a 도와 제 6b 도는 레일헤드를 둘러싸는 형식의 노즐 헤더와 가스상 냉각매체의 흐름양상의 설명도.

제 7a 도와 제 7b 도는 제 6a 도에 도시된 형식의 냉각 노출에 의하여 열처리된 레일 단면의 경도 측정 결과치를 나타낸 도면.

제 8 도는 레일 해드 단면의 표면 영역 각 부분의 명칭에 대한 설명도.

제 9 도는 본 발명에 따른 열처리 방법의 제 2 실시 형태를 실시하는데 적합한 냉각 장치에 사용되는 노즐 헤더의 일예.

제 10a 도악 제 10a 도는 본 발명에 따른 열처리 방법의 제 2 실시형태에 의해 열처리된 레일의 단면에서의 경도 측정 결과치.

제 11a 도와 제 11b 도는 본 발명의 열처리 방법에 대한 제 1 및 제 2 실시형태에 의해 열처리된 레일에 대해 그 레일 헤드 표면의 1~1.5mm 깊이에서의 경도 분포를 서로 비교하여 도시한 그래프.

제 12a 도와 제 12b 도는 냉각중의 레일의 휨에 대한 설명도.

제 13 도는 레일의 휨을 방지하기 위한 방법과 연계하여 사용되는 냉각장치의 측면도.

제 14도는 제 13 도의 장치와 연계하여 사용되는 냉각장치의 일부에 대한 확대단면도.

제 15 도는 레일 휨을 방지하면서 냉각하는 동안의 레일의 상부 및 하부 영역내 공기 유속의 변화를 도시한 도표.

제 16 도는 제 13 도에 도시된 실시 형태에 따라 냉각되는 레일의 휨의 변화를 도시한 도표.

제 17 도는 제 13 도에 도시된 실시 형태에 따라 열처리된 레일 단면에서의 경도 측정 결과치의 설명도.

제 18 도는 본 발명의 실시예에 사용하기 적합한 열처리 장치의 일실시 형태에 대한 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레일 2 : 상부 노즐 헤더

3 : 하부 노출 헤더 4 : 승강장치

5 : 온도계 32 : 상부 노즐 헤더

34 : 측부 노즐 헤더 36 : 하부 노즐 헤더

42 : 상부 노즐 헤더 43 : 하부 노즐 헤더

44 : 헤드 냉각매체 공급라인 45, 46, 47 : 매체 유량 조절밸브

48 : 휨(변위) 감지기 49 : 휨 측정장치

111a, 111b : 미처리 레일 112 : 체인 이동기

121 : 고정집게 122 : 중심 결정/고정장치

본 발명을 레일을 열간 압연 후 또는 열처리 목적으로 가열한 후 오스테나이트 온도 영역으로부터 상기 레일을 냉각시킴으로써 다양한 강도 수준을 갖는 레일을 생산하기 위한 열처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 철도 운송에서 축하중의 중량화와 고속화 추세는 레일 헤드의 급속 마모 및 급속피로의 경향을 야기시키게 되었으며, 이는 보다 높은 내마모성 및 내손상성을 갖는 레일과 그리고 중간 수준(Hv〉320)에서 고수준의 강도(Hv〉360)에 이르기까지 다양한 강도 수준을 갖춘 레일이 요구되기에 이르렀다.

연구를 통해 확인된 바에 따르면, 상기 요구는 미립 펄라이트 조직을 갖는 강제 레일(steel rails)로써 충족된다. 이미 공지된 바와 같이, 이러한 유형의 레일은 우수한 내마모성과 내손상성을 가진다.

종래 기술로서의 합금강 레일은 일본국 특허원 제140316/1975호에 개시되어 있다. 상기 레일은 탄소강에 Si, Mn, Ni, Cr, Mo 및 Ti 와 같은 원소들을 첨가하여 얻은 합금강으로 만들며, 압연된 상태 그대로 사용된다. 일본국 특허 공보 제23885/1980호는 다음과 같은종래 기술의 레일을 개시하고 있다. 이 레일은 어떠한 합금원소도 함유하지 않고 이 레일의 헤드 부분을 고온으로 재가열하여 일정한 온도 영역에 걸쳐 냉각 속도를 제어하면서 예정된 온도 영역에서 냉각시킨 것이다.

그러나 이러한 레일들은 다음과 같은 단점을 가지게 된다.

즉, 합금 원소의 첨가로써 그 조성을 조절한 첫번째 유형의 레일은 압연 상태 그대로 사용하기 위한 것으로, 많은 양의 합금 원소를 요한다. 이들 원소는 일반적으로 고가이므로 레일의 생산가가 상승하게 된다.

두번째 유형의 레일은 고온으로 가열된 레일의 헤드에 물 및 가스와 같은 냉각 매체를 분사함으로써 레일헤드를 고온으로부터 강제 냉각하여 생산되는 것이다. 이 방법은 주어진 강도의 레일을 생산할 때에만 효과적이며, 다양한 강도 수준의 레일을 얻을려고 하는 경우에는 적합하지 않다. 이러한 유형의 레일 제작시, 레일의 강도 수준을 결정하는 탄소 및 기타 합금원소의 함량이 제강단계에서 변동하지만, 종래 기술에서 소정강도 수준의 레일을 얻을 수 없는 결과로 보아 상기 변이를 보상 하기가 불가능하였었다.

따라서 본 발명의 목적은 내마모성 및 내손상성과 같은 요구 특성을 가지면서 중간 수준에서 높은 수준까지의 다양한 강도를 가지는 레일의 생산에 적합한 레일의 열처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또하나의 목적은 내마모성 및 내손상성 등의 성질이 레일 헤드의 단면 전체에 걸쳐 거의 균일한 값을 하지게 할 수 있으며, 다양한 강도 수준을 갖는 레일의 생산에 적합한 레일의 열처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치, 특히 축소된 길이의 냉각 영역을 가지며, 따라서 설비 공간이 작은 에너지 절약형 열간 압연 레일용 열처리 장치를 제공하기 위함이다.

이러한 목적을 위하여, 본 발명의 일 특징에 따르면, 중간 값에서 높은 값에 이르기까지의 다양한 경도 수준을 갖는 레일을 얻기 위한 레일의 열처리 방법이 제공되며, 이 방법은, 오스테나이트 영역 이상의 고온 영역에 보존된 강제 레일을 준비하는 단계와 노즐 수단이 상기 레일이 헤드를 향해 가스상 냉각 매체를 향하게 할 수 있도록 상기 레일의 헤드의 주위에 노즐 수단을 배치하는 단계와, 상기 레일 헤드에 성취되어야 할 경도 수준과 상기 레일을 구성하는 강의 탄소 당량에 따라 상기 노즐 수단과 레일 헤드 간의 거리를 결정하는 단계와, 노즐 수단과 레일 헤드 사이에서 상기 거리를 얻을 수 있도록 상기 노즐 수단을 이동시키는 단계와, 그리고 레일 헤드를 냉각시킴으로써 상기 레일 헤드에 소정의 강도 수준을 얻기 위하여 예정된 유량으로 그리고 예정된 시간동안 가스상 냉각매체를 상기 헤드를 향해 분사시키는 단계로써 이루어진다.

탄소 당량 Ceq는 다음식으로 주어진다.

(C +Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14)

본 발명의 방법으로 열처리되는 레일은, 중량비로써, 0.55~0.85의 C, 0.20~1.20의 Si, 0.50~1.50의 Mn 및 나머지 Fe와 중요하지 않는 불순물로써 필수적으로 구성되는 안정 퍼일라이트 조직을 갖는 강으로 만든다. 상기 조성에 0.20~0.80중량%의 크롬이 첨가될 수 있다. 또한 Nb, V, Ti, Mo, Cu 및 Ni중 적어도 하나가 상기 조성에 첨가될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 3방향 노즐로써 제어된 냉각을 수행하며, 이는 3방향, 즉 레일 헤드의 상부표면과 양측 표면을 향해 서로 독립적으로 일정 유량의가스상 냉각 매체(공기, N₂등)를 분사시킬 수 있다. 냉각에 사용된 가스상 냉각 매체는 레일 헤드의 양쪽 게이지 코너(gauge corner)가 양쪽 밑동으로 배출된다. 이 방법으로, 상부표면, 게이지 코너, 측 표면 및 하부 턱표면을 포함하는 레일 헤드의 전체 부분에 걸쳐 균일한 경도 분포를 얻을 수 없으며, 동시에 과냉각되기 쉬운 게이지 코너에 지나친 경화 혹은 베이나이트와 같은 바람직하지 못한 조직 형성을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 하나의 일 특징에 따르면, 중간값에서 높은 값에 이르기까지 다양한 강도 수준의 레일을 얻기 위한 열처리 방법을 수행하는 열처리 장치가 제공되며, 이장치는, 상기 레일을 운반하기 위한 콘베이어 수단과, 상기 레일의 헤드의 주위에 설치되어 레일 헤드를 향해 가스상 냉각 매체를 분사하도록 되어 있는 복수 노즐을 가지는 레일 헤드 냉각수단과, 그리고 상기 콘베이어 수단의 아래에 설치되어 레일의 바닥 표면을 향해 가스상 냉각 매체를 분사하도록 되어 있는 레일 바닥 냉각수단으로 구성되며, 여기서 상기 레일 헤드 냉각수단은 상기 노즐과 레일헤드 사이에 거리를 허용하기 위해 이동할 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적이고 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도와 제 2 도는 본 발명에 따른 열처리 방법의 제 1 실시형태의 실시에 사용하기 적합한 제 1 장치의 일예를 개략적으로 도시한 것이다. 먼저 제 1 도를 참조하면, 레일 (1)은 열간 압연한 것이거나 또는 열처리 목적으로 가열된 것으로, Ar₃온도 이상의 온도 영역에서 유지되고 있다. Ar₃온도 이상까지 가열하는 것은 우수한 내마모성과 내손상성을 나타내는 미립 펄라이트 조직을 가속 냉각을 통하여 얻기 위하여 필수적이다. 레일의 헤드를 반원형으로 둘러싸고 있는 형식의 상부 노즐 헤더는 고온 레일(1)의 운동방향, 즉 레일의 길이 방향으로 뻗어 있다. 헤더(2)는 고온 레일(1)의 헤드의 상부 표면과 양측 면상에 공기 또는 N₂가스와 같은 가스상 냉각매체를 분사하기에 적합한 노즐을 구비하고 있다. 희망에 따라 헤더(2)를 상승 및 하강시키기 위한 승강 장치(4)가 구비된다. 냉각장치의 입구쪽에 설치된 온도계(5)는 고온 레일(1)의 헤드의 상부표면의 온도(θs)를 측정하기 위한 것이다. 제 2 도에서 알 수 있는 바와 같이, 상부 노즐 헤더(2)의 노즐은 공통 원호상에 배치되어 냉각 메체를 레일 헤드의 중심을 향하게 하여, 그리하여 레일 해드 표면의 균일한 냉각과 그에 따른 균일한 강도 분포를 보장한다. 참고부호 3은 하부 노즐 헤더로서, 상부노즐 헤더의 경우와 같이 고온 레일(1)의 이동방향, 즉 레일의 길이 방향으로 운동 하도록 마련되어 있으며, 가스상 냉각 매체를 고온 레일(1)의 바닥 표면의 중심을 향하게 하도록 되어 있다. 하부 노즐 헤더는 레일(1)의 형상을 제어하기 위한 수단으로서 가능하도록 되어 있다.

다음에 기술되는 내용은 본 발명에 따른 열처리 방법의 제 1 실시형태 및 제 1 냉각장치의 조작에 관한 것이다. 여기서는 가스상 냉각 매체로써 공기가 사용되는 것으로 가정한다.

전술한 바와 같이 고온레일(1)은 열간 압연 직후 혹은 열처리를 위하여 일부러 가열된 직후이기 때문에 Ar₃온도 이상의 온도 영역에 유지된다. 열처리를 개시하기 전에 레일 재료의 탄소당량(Ceq)이 원소 분석에 의해 결정되어, 그에 따라 얻고자하는 경로(Hv), 냉각에 사용되는 공기의 유량(Q)및 상부 헤더 압력(P)과 같은 변수들이 주어진다. 제 2 도에 도시된 노즐 헤더가 사용되는 경우에, 상부 노즐 헤더(2)와 레일 헤드의 상부 표면 사이의 거리(H)는 다음식(1)에 따라 결정된다.

Hv=10ⁿ+ (200ㆍCeq = 190) ………………………………………(1)

n = 2.4993 + 0.039887 logF - 0.0051918 logF²

Hv : 레일 헤드 표면에서 10mm깊이에서 열처리를 거쳐 얻어지는 경도(강도에 해당)[Vicker 경도10Kg]

Ceq : 단소 당량

F : 냉각도

Q : 레일의 단위 길이당 가해진 가스상 냉각매체의 유속

[m³/mㆍ분]

P : 노출 헤더 압력

[mmAq, 노즐 저항 계수 f = 0.85]

H : 노즐 헤더와 레일 헤드간의 거리(mm)

n : 노즐 종류에 따라 정해지는 계수

제 1 도에 도시된 냉각장치는 상부노즐 헤더(2)와 레일 헤드 사이에 상기와 같이 결정된 거리(H)가 유지되도록 설치되며, 직립상태의 레일(1)이 그 길이 방향으로 공급된다.

고온 레일(1)의 상부 표면의 표면 온도(θs)는 냉각장치의 입구쪽에 구비된 온도계(5)에 의해 측정되며, 냉각 시간(T_AC)은 상기 측정된 온도(θs)를 이용하여 다음식 (2)에 따라 계산된다.

T_AC

0.336θs - 150(초) ……………………………………………………(2)

레일(1)은 냉각 장치를 통해 계속하여 또는 소망에 따라 단속적으로나 왕복적으로 상기 결정된 냉각시간 T_AC에 따라 이동되어 연속적으로 냉각된다.

식(1)에 의해 주어지는 조건에 따라 제어함으로써, 소정의 강도 수준과 우수한 내마모성 및 내손상성을 갖는 열처리된 레일을 얻을 수 있으며, 동시에 합금 원소량의 변이를 보상할 수 있다. 즉, 한편으로는, 제강 공정에서 나타나는 합금 원소량의 변이에 기인한 강도 편차의 보상에 대한 요구가 존재하면, 동시에 다른 한편으로는, 레일의 소정 강도 수준을 320~400Hv(Vickers 경도)의 넓은 변동 범위에서 단일 냉각 장치로써 얻을 수 있는 수단의 실현에 대한 요구가 있다. 본 발명자들은 탄소당량(Ceq)과 거리(H)의 조건을 사용하여 열처리를 제어하면 상기 두 요구조건이 충족된다는 것을 알게 되었다. 따라서 상기 공식에 따른 본 발명의 열처리 방법은 합금 원소 함량의 변이에 따른 좋지 못한 영향을 소거하는 동시에, 광범위한 강도 수준 조절과 효율적인 조성 설계를 가능하게 한다. 본 발명의 방법은 Ar₃온도이상의 온도 영역에서 열간 압연된 레일의 냉각을 제어하는데에 특히 효과적이다.

한편, 전술한 식(2)은 냉각시간을 결정하여 준다.

본 발명에 따른 열처리는 레일 온도의 측정과 함께 수행될 수 있다. 온도 측정은 예를 들어 제 3 도에 도시된 위치에서 행하여진다. 즉, 레일 헤드의 상부표면 아래 5mm인 위치와 25mm인 위치 및 게이지 코너아래 5mm인 위치이다. 레일 헤드의 상부 표면 아래 25mm인 측정위치는 거의 레일 헤드의 중심부에 위치한다. 이 지점은 온도가 펄라이트 변태열에 기인한 재가열에 의해 나타나는 피이크 온도에 가까운 수준까지 낮아지도록 냉각이 행하여지면, 헤드 단면 거의 전체에 걸쳐 펄라이트 변태가 실질적으로 완전하게 되어, 냉각이 끝났을때에도 목적 강도 수준이 안정적으로 성취된다. 따라서 냉각 곡선을 따라 측정 온도(θs)로부터 냉각시간(T_AC)을 결정할 수 있으며, 그에 의해 냉각장치의 안정된 조작이 가능하다.

이하에서 본 발명에 따른 열처리 방법이 제 2 실시형태와 동시에 이 방법을 실시에 사용하기 적절한 제 2 의 냉각장치를 기술한다.

본 발명의 열처리 방법의 제 1 실시 형태에서는, 제 6a 도와 제 6b 도에 도시된 바와 같이, 레일 헤드의 중앙 상부 표면과 양 측면을 계속하여 둘러싸는 노즐 헤더로써 가스와 같은 냉각매체를 레일 헤드상에 가한다. 이러한 종류의 노즐 헤더가 사용될 때에는 노즐 헤더의 냉각에 사용된 가스상 냉각 매체가 레일 헤드의 양측 표면을 따라 하방으로 배출된다. 결국, 냉각 매체의 온도가 점차적으로 상승하고, 또한 측표면을 따른 냉각 매체의 하향 흐름으로 인하여 이들 표면에 충돌하는 냉각 매체 흐름의 충격이 약화되기 때문에 레일 헤드의 양측면의 아랫측으로 갈수록 그 냉각 효과가 점점 떨어지게 된다. 또한 턱부분의 밑 표면이 효과적으로 냉각될 수가 없다. 결과적으로 레일 헤드의 단면 전체에 걸친 경도 분포가 불균일하게 된다. 즉 레일 헤드의 상부 표면 근방의 영역에는 소정의 경도가 성취된다하더라도, 레일의 측표면과 턱부분의 밑표면 근방의 영역은 경도가 불충분하다. 또한 게이지 코너 주위의 영역은 예를 들어 과냉각의 결과 베이나이트 구조의 생성으로 인하여 경도가 불안정하다.

다음 기술 내용으로 알 수 있듯이, 상기와 같은 단점은 본 발명의 제 2 실시 형태로써 소거된다.

제 9 도는 본 발명의 열처리 방법의 제 2 실시 형태를 실시 하는데 사용하기 적합한 노즐 헤더의 배치의 일예를 도시한 것이다. 제 9 도에서 고온레일(31)은 열간 압연되었거나 또는 열처리 목적으로 가열시킨 것이므로 Ar₃온도 이상의 온도 영역에 있게된다. Ar₃온도 이상의 온도 영역까지 가열하는 것은 가속 냉각후, 우수한 내마모성과 내손상성을 가지는 미세한 펄라이트 조직을 얻는데에 필수적이다. 본 실시예에서 냉각 장치는 레일의 헤드부를 냉각시키기 위해 3개의 독립된 노즐 헤더를 채용한다. 즉, 레일 헤드의 상부 표면을 냉각시키기 위한 단일 헤더(32)( 이후"상부 헤더"라 함)와, 헤드의 양 측면과 턱부분의 밑 표면을 냉각시키기 위한 한쌍의 헤더(34) (이하 "측부 헤더"라함)이다. 이들 헤더(32, 34, 34)는 서로 독립적으로 배치되어 있으며, 레일의 길이 방향으로 뻗어 있다. 상부 헤더는 공기나 N₂가스와 같은 가스상 냉각 매체를 레일 헤드의 상부 표면을 향하여 가하도록 되어 있는 노즐(33)을 구비 하는 한편, 측부 헤더(34)는 헤드의 측표면과 턱부분의 밑표면을 향해 냉각 매체를 가하도록 되어 있는 노즐(35)을 구비하고 있다. 조작시, 노즐(33)과 레일 헤드간의 거리는 제 1 실시 형태에서와 같이 얻어야 할 강도 수준에 따라 결정된다. 헤드의 상부 표면과 측표면의 상부를 냉각시킨 후의 냉각 매체는 게이지 코너 주위의 캡을 통해 배출되며, 헤드의 측 표면의 하부와 턱부분의 밑표면을 냉각시킨 냉각매체는 레일 헤드의 밑동을 지나 배출된다. 결과적으로 게이지 코너에서의 냉각도가 비교적 약화되어 게이지 코너의 과냉각 경향이 방지되므로 유리하다. 또한 헤드의 표면 영역 전체에 걸쳐 냉각 효과가 균일화되므로 레일 헤드 부분에서의 균일한 강도 분포가 보장된다.

참고부호 36은 레일의 밑표면을 냉각 시키기 위한 노즐 헤더(이하 "하부 노즐 헤더"라함)를 가리킨다. 하부 노즐 헤더(36)는 상부 및 측부 노즐 헤더(32, 34)의 길이 방향을 따라 뻗어 있고, 가스상 냉각 매체를 레일(1)의 밑표면을 향하게 하도록 되어 있다. 제 9 도에 도시된 바와 같이, 하부 노즐 헤더(36)는 레일(1)의 밑표면과 마주보고 있으며, 레일(1)의 형상을 제어하는 기능을 수행한다.

제 9 도에 도시된 본 실시 형태에 따르면, 냉각 후의 냉각매체가 통하여 배출되는 갭은 레일 헤더의 게이지 코너를 따라 형성되어 있으므로, 개이지 코너는 새로운 냉각 매체에 의해 직접 냉각되지 않고 레일 헤드의 다른 부분을 냉각시켰던 냉각 매체에 의해 냉각된다. 결과적으로, 상부 표면과 양측면에 비해 게이지 코너상의 냉강력이 약화되므로, 모서리 코너는 실질적으로 레일 헤드의 상부 표면과 양측면과 같은 율로 냉각되게 된다. 결국 게이지 코너부분에 바람직하지 못한 베이나이트 구조의 형상이 억제된다. 또한 헤드의 측표면을 향하는 냉각 매체의 약 1/2이 게이지 코너를 따라 뻗어 있는 갭을 통하여 방출 되기 때문에, 턱부분의 밑표면에 냉각 매체를 직접 가할 수 있어 레일 헤드의 표면 전체에 걸쳐 보다 균일화된 경도를 부여 할 수 있다.

하부 노즐 헤더의 노즐로부터 가스상 냉각 매체를 레일의 밑표면상에 가함으로써 레일의 형상을 효과적으로 제어하는 일 실시 형태에 대하여 설명하면 다음과 같다.

레일 헤드상에 가스상 냉각 매체를 가함으로써 레일의 강력한 극부 냉각에 의존하는 본 발명의 열처리 방법은 레일내에 큰 온도구배를 야기시키는 경향이 있고, 특히 레일의 헤드 부분에만 냉각이 수행될 때, 제 12a 도에 도시된 바와 같이 레일 헤드가 상방으로 블록해지는 (+)휨이 야기되거나, 또는 제 12b 도에 도시된바와 같이 하방으로 오목한(-)휨이 일어나게 된다. 이러한 휨 결함은, 가스상 냉각 매체로써 레일 헤드를 냉각하는 중에, 제어된 조건하에서 레일의 밑표면에 가스상 냉각 매체를 가함으로써 제거시킬 수 있다.

제 13 도와 제 14 도는 레일의 휨을 방지하기 위한 장치의 배치에 대한 일예를 도시한 것이다. 제 14 도에 도시된 바와 같이, 본 장치는제 1 실시 형태에 사용된 노즐 헤더와 유사한 상부 노즐 헤더(42)를 구비하고 있다. 따라서 상부 노즐 헤더(42)는 공통 원호상에 배열되는 노즐을 구비하여 냉각 매체를 레일의 헤드로 향하게 한다. 상기 장치는 또한, 상부 노즐 헤더(42)의 경우와 같이 고온 레일(1)의 이동 방향을 따라 뻗어 있는 하부 노즐 헤더(43)도 구비하여 레일 바닥 부분의 밑표면, 즉 레일 바닥 표면에 냉각 매체를 가할 수 있다. 하부 노즐 헤더(43)의 노즐은 레일(1)에 인접하여 집중적으로 배치되어 레일 바닥의 중심부와 두터운 벽부분에 냉각 매체가 가해지도록 하거나, 냉각 매체가 밑부분의 전체 면적에 걸쳐 분산되도록 배치되어도 좋다. 상부 노즐 헤더(42)의 노즐에 대한 하부 노즐 헤더(43)의 총 노즐 면적비는 1/2~1/5의 범위에서 설정되는 것이 바람직하다.

장치에는 또한 헤드 냉각 매체 공급라인(44)이 구비되어 있으며,이 공급라인(44)은 그 입구측이 냉각 매체의 공급원(도시 안했음)에, 그리고 그 출구측이 매체 유량 조절 밸브(45)를 통하여 상부 노즐 헤더(42)에 연결되어 있다. 유사하게, 레일바닥 냉각 매체 공급라인도 그 입력단이 냉각 매체의 공급원(도시 안했음)에 연결되고, 그 출력단이 매체 유량 조절 밸브(47)를 통하여 하부 노출 헤더(43)에 연결되어 있다. 휨측정장치(49)는 인접한 하부 노즐 헤더(43)사이에 설치된 휨(변위)감지기(48)에 연결되어 있다. 조절 밸브 제어 장치(50)는 감지된 휨양에 따라 냉각 매체 유량 조절 밸브(46)의 개방 정도를 조절하도록 되어 있다. 따라서 매체 유량 조절 밸브(46)는 독립적으로 작동할 수 있어 고온 레일(1)의 휨 양에 따라 냉각 매체의 유량량을 조절한다. 냉각 매체 조절 밸브(46)의 제어는 경험에 기초하여 레일의 휨 양을 육안으로 검사할 수 있는 조작자에 의해 수동식으로 행해져도 무방하다. 참고 부호 51은 콘베이어 로울러를 가리킨다.

가스상 냉각 매체에 의한 레일 헤드의 냉각 중, 하부 노즐 헤더(43)로 부터의 가스상 냉각 매체의 공급 유량은 휨 측정장치(49)의 측정 결과에 따라 조절된다. 더욱 구체적으로 설명하면, 냉각장치로 레일(1)이 개입되면, 지체없이 휨(변위)의 측정이 개시된다. 냉각장치로 레일이 개입된 직후는 레일의 헤드 부분에서 보다 밑부분에서 온도 강하들이 더 크다. 결과적으로, 밑부분과 헤드 부분간에 큰 온도구배가 형성되고, 헤드가 상방으로 볼록하게 변형, 즉 제 12a 도에 도시된 바와 같이 (+) 휨의 경향을 나타낸다. 레일의 (+)휨이 감지되면, 즉각적으로 하부 노즐 헤더로부터의 냉각 매체의 유량이 감소하여 레일 밑부분의 냉각도를 저하시킨다. 결국, 헤드와 바닥 부분의 온도차가 감소되어 휨이 감소한다.

레일 온도가 낮아짐에 따라, 레일 밑부분의 온도는 변태 온도 범위까지 떨어지게 되고, 이러한 상태에서, 레일 밑부분의 변태신률에 의하여 제 12b 도에서와 같이 (-)휨을 나타내는 경향이 있다. (-)휨이 감지되면, 하부 노즐 헤더(43)로의 공기 공급율이 증가하여 레일 밑부분의냉각 속도를 높인다. 결과적으로 레일 헤드와 밑부분의 연신률이 실질적으로 동일하게 됨으로써 휨이 최소화 되게 된다. 온도가 더욱 하강하면, 레일 밑부분에서의 변태가 끝나고, 레일 헤드의 온도가 변태 온도 범위에 달하게 된다. 결과적으로, 레일은 다시 레일 헤드의 변태 신률로 인하(+)휨의 경향을 나타낸다. 이러한 경향이 감지 되면, 하부 노즐 헤드로부터의 냉각 매체의 공급유량이 감소되어 휨을 최조화시킨다.

레일 밑표면의 냉각을 통한 레일 형상의 제어를 행하기 위한 또 하나의 방법으로서 레일을 굽힘에 대해 고정 및 구속하도록 레일의 전체길이에 걸쳐 구속장치를 부여한다. 조작시, 레일 헤드의 냉각 기간 전체에 걸쳐, 냉각 매체를 열처리가 종료된 후 수직 휨이 극소화되도록 일정 유량으로 구속되어 있는 레일의 밑표면에 가한다. 이 방법도 역시 레일의 형상을 조절할 수 있다.

본 발명의 열처리 방법을 실시하기 위한 열처리 장치에 대한 또 하나의 실시 형태를 이하에서 기술한다.

제 18 도는 한번에 복수의 레일을 열처리하기 위한 본 발명의 열처리 장치에 대한 일 실시예를 도시한 것이다. 본 장치는 열처리 장치의 간격과 같은 l₁의 피치로 복수의 미처리 레일 (111a)의 직립 위치로 배열되는 체인 이동기(112)를 구비하고 있다. 체인 이동기(112)에 미처리 레일(111a)을 공급하는 것은 또 다른 체인 이동기 또는 적절히 콘베이어 장치로써 수행된다. 체인 이동기(112)는 4개의 미처리 레일(111a)이 한꺼번에 열처리 영역으로 이동될 수 있도록 단속적으로 미처리 레일(111a)을 수송한다. 열처리 영역으로 운반된 미처리 레일은 참고부호 111b로 표시되어 있다.

상기 장치는 또한 고정집게(121)를 구비한 중심 결정/고정장치를 갖추고 있다. 중심 결정/고정장치(122)는 냉각 작업중에 콘베이어 면위로 돌출하지만 냉각 작업이개시되기 전에는 콘베이어면 아래로 후퇴되어 있도록 되어 있다. 마찬가지로 미처리 레일의 상부를 냉각시키기 위한 노즐(118, 119)은 체인 이동기(112)와는 독립한 컬럼(113)에 의해 수송되는 승강 기어(115)에 의해 작동되는 승강 프레임(114)에 의해 상방으로 후퇴된다.

체인 이동기(112)에 의해 열처리 위치(111b)로 미처리 레일(111a)이 이동할 때, 열처리 위치에서 미처리 레일(111b)의 각 열을 따라 1.5~4m의 피치로 설치된 중심 결정 장치(122)의 집게(121)가 닫혀 각 레일 블랭크(111b)를고정시킴으로써 각 미처리레일(111b)의 중심축이 각 열의 냉각 노즐(118, 120)의 축과 일치되게 한다. 이어서 고정장치(123)의 집게(121)가 하강하여 각 미처리 레일(111b)의 다리가 고정집게(121)에 의해 하방으로 당겨지도록 함으로 미처리 레일(111b)은 체인 이동기(112)상에 고정되게 된다.

상기 실시 형태에서 사용되는 헤드 냉각 장치는 컬럼(113), 승강 프레임(114), 승강 프레임(114)에 고정된 헤드 상부 냉각 노즐(118), 수직 이동 가능하도록 승강 프레임(114)에 의해 수송되는 승강 프레임(116), 그리고 승강 프레임(114)에 의해 지지되는 한편, 헤드 축부 냉각 노즐(119)은 승강프레임(116)에 지지된다. 노즐이 승강장치(115)에 의해 예정된 위치에 설정된 후, 각 열에 대한 공기 공급 라인의 밸브가 개방되어 냉각공기를 분사함으로써 각 미처리 레일(111b)의 헤드부분, 더 구체적으로는 각 미처리 레일(111b)의 헤드의 상부, 게이지 코너, 헤드의 측표면, 턱 및 턱의 밑면을 급속히 냉각시킨다. 열처리에 필요한 레일 헤드 부분에서의 냉각 속도의 제어는 각 미처리 레일(111b)의 헤드 표면에 대한 헤드 상부 냉각 노즐(118)과 헤드간의 거리의 조절 및 유량 조절 밸브(125)에 의해 행해지는 공기 유량의 조절에 의해 이루어진다. 레일 헤드 부분의 측표면영역의 냉각 속도는 헤드 측부 냉각 노즐(119)에서 분사되는 냉각 공기의 유량을 공기 유량 조절 밸브(124)로써 조절함으로써 제어된다. 노즐 직경은 2.0~9.0mm의 범위이다. 미처리 레일(111b)의 헤드 상부 표면위의 예정된 높이에 헤드 상부 냉각 노즐 (118)을 설정한 후, 승강 기어(117)에 의해 조작되는 승강 프레임(116)을 조절함으로써 레일 헤드의 측표면과 정확히 마주보는 위치로 헤드 측면 냉각 노즐(119)을 이동시킨다. 헤드 측부 냉각 노즐의 총 노즐 면적에 대한 헤드 상부 냉각 노즐의 총 노즐 면적비는 0.7~1.2의 범위가 바람직하다. 헤드 상부 냉각 장치와 헤드 측부 냉각 장치간의 여유, 즉 공기 배출갭은 15~100mm이다.

본 열처리 장치는 또한 각 열에 대한 레일 바닥 냉각 노즐(120)을 구비하며, 여기에 각 밸브를 통하여 냉각 공기가 공급된다. 이들 밸브가 개방되어 레일 바닥 냉각 노즐(120)로부터 냉각 공기가 분사됨으로써 레일 헤드의 냉각과 동시에 각 미처리 레일(111b)의 바닥이 냉각된다. 레일 헤드의 냉각 속도에 부합되도록 공기 유량 조절 밸브(126)로써 냉각 공기 유량을 조절함으로써 레일 바닥의 냉각 속도를 제어하여 열처리 후의 레일의 휨을 최소화 시킨다. 헤드 상부 냉각장치 및 헤드 측부 냉각장치의 총 노즐 면적에 대한 상기 바닥 냉각 장치의 총 노즐 면적비는 1/2~1/5의 범위이다.

열처리 중, 각 미처리 레일(111b)의 헤드의 온도는 온도 감지기(도시않음)에 의해 측정되며, 상기 감지된 온도를 이용하여 각 레일에 요구되는 냉각시간이 냉각시킨 제어장치에 의해 계산된다. 상기 계산된 냉각시간이 지나면, 각 미처리 레일(111b)에의 냉각 공기공급이 독립적으로 중단된다.

냉각 영역에서 모든 미처리 레일(111b)에 대한 냉각이 종료하면, 냉각 노즐(118, 119)이 상방으로 후퇴하는 동시에 고정장치(123)의 고정 집게(121)가 열려 체인 이동기(112)의 이동면 아래 높이까지 하방으로 후퇴한다. 그리고 체인 이동기(112)에 의해 4개의 열처리된 미처리 레일(111b)은 냉각 영역밖으로 이송한다. 냉각 영역을 벗어난 레일은 도면부호 111c로 표시 된다. 이들 레일(111c)은 도시되지 않은 또 다른 운반기에 의해 다음 단계로 옮겨진다.

제 18 도에 도시된 실시 형태는 한번에 4개의 미처리 레일을 처리하도록 설계된 것이지만, 조건에 따라, 예를 들면 하나의 주괴에서 얻어지는 미처리 레일의 갯수에 따라, 한번에 처리할 수 있는 미처리 레일의 수를 자유롭게 선정할 수 있다. 상기 열처리는 단 하나의 미처리 레일을 처리할 때나 또는 다수의 미처리 레일을 동시에 처리할 때나 모두 동일하게 양호한 열처리를 실시할 수 있다. 체인 이동기의 이동 방향에 수직한 방향에서의 장치의 폭이 두개 이상의 짧은 미처리 레일을 수용하는데 충분히 크다면, 상기 장치는 두개 이상의 열의 레일(각각은 두개 이상의 짧은 미처리 레일을 포함)을 동시에 열처리하도록 할 수 있다.

지금까지 기술된 실시형태는 열간 압면직후의 상태인 미처리 레일을 참조하여 설명하고 있으나, 본 실시예의 방법 및 장치는 재가열한 미처리 레일(이러한 경우에 에너지가 낭비되겠지만)에도 똑같이 적용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태의 열처리 장치는 나란히 배열된 복수의 냉각 영역을 포함하며, 각 냉각 영역은 열처리된 미처리 레일에 대응하는 길이를 갖는다. 각 냉각 영역에 대한 미처리 레일의 공급 및 방출은 하나의 체인 이동기에 의해 수행된다. 각 냉각 영역에서의 열처리 조건은 다른 냉각 영역에 대해 독립적으로 조절될 수 있다. 이와 같은 특징들에 의해, 본 실시 형태는 다음과 같은 장점을 나타낸다.

(1) 장치 전체를 소형화할 수 있으므로 설비 단가와 설치공간의 축소시킬 수 있다.

(2) 불필요한 냉각 영역이 소거되므로 냉각 작업의 운전 비용을 줄일 수 있다.

(3) 각 열, 즉 각 냉각 영역의 냉각 시간이 다른 열에 대해 독립적으로 제어될 수 있으므로, 열간 압연 후, 레일의 길이 방향 온도구배에도 불구하고 안정된 열처리를 수해할 수 있다.

(4) 냉각 공기 노즐과 레일간의 거리 및 공기 유량 중 하나 또는 둘 모두를 조절함으로써 광범위하게 냉각 속도를 조절할 수 있다. 따라서 단일 열처리 장치로써 여러가지 크기와 종류의 강제의 미처리 레일을 중간치에서부터 높은 수준의 강도 범위를 갖는 레일을 생산할 수 있다.

(5) 레일의 밑면상에 수행되는 냉각의 균형에 의해 냉각 중 레일의 휨이 극소화된다. 이것은 다음 공정단계로의 운반을 용이하게 하며, 차후의 정직 작업(straightering operation)에서 부하를 줄여준다.

[실시예 1]

표 1의 화학적 조성을 갖는 132lbs/야드와 136lbs/야드의 미처리 레일을 압연하여 준비하였다. 오스테나이트 영역 이상의 온도에 있는 미리 압연된 상태의 상기 미처리 레일에 제 1 도와 제 2 도에 관련하여 설명한 열처리 장치로써 본 발명의 제 1 실시 형태에 따라 열처리를 수행하였다.

[표 1]

(중량 %)

Ceq = 0.946의 조건하에 있는 132lbs/야드의 미처리 레일을 냉각시켜 레일 헤드 상부표면으로 부터 10mm깊이의 경도가 Hv≥350인 레일을 얻었다. 냉각도(F)와 노즐 헤더 압력(P)은 각각 약 26 및 150mmH₂O(게이지 압력)이었으며, 유량(Q)은 41Nm³/·m분이 되도록 선정되었다. 이들 수치를 이용하여 식(1)로부터 거리(H)는 약 60mm로 계산되었다. 측정된 온도값 θs=800℃를 이용하여, 식(2)으로부터 계산된 냉각시간은 118.8초 이상이었다. 따라서 냉각시간은 150초로 선정되었다. 제 4 도는 상기 열처리된 레일 헤드의 단면에서의 경도 분포를 도시한 것이다. 제 4 도에서 알 수 있는 바와 같이, 표면 이하 10mm깊이에서 Hv〉350의 조건을 만족하는 미립 펄라이트 조직을 얻었다.

Ceq = 1.061의 조건하에 있는 136lbs/야드의 미처리 레일을 냉각하여 레일 헤드 상부표면에서 10mm깊이에서 Hv≥370의 경도를 얻었다. 냉각도(F)와 노즐 헤더 압력(P)은 각각 27 및 150mmH₂O(게이지 압력)이었으며, 유량(Q)는 41Nm³/mㆍ분으로 선정하였다. 상기 값들을 이용하여 식(1)으로부터 계산된 거리(H)는 약 58mm이었다.측정된 온도값 θs=780℃를 이용하여 식 (2)으로부터 계산된 냉각 시간은 112.1초 이상이었다. 따라서 냉각시간은 140초로 선정되었다. 제 5 도는 상기 열처리된 레일헤드의 단면에서의 경도 분포를 도시한 것이다. 제 5 도에서 알 수 있는 바와 같이, 표면 이하 10mm길에서 Hv〉375의 조건을 만족하는 미립 펄라이트 조직을 얻었으며, 베이나이트 조직과 같이 유해한 조직은 관찰되지 않았다.

[실시예 2]

첫번째 실시예와는 다른 조건으로 냉각 가스를 가하는 제 9 도에 나타낸 본 발명의 열처리 방법의 제 2 실시형태에 따라 레일을 열처리하였다. 압연으로써 표 2의 조성을 갖는 레일을 준비하고, 오스테나이트 영역 이상의 온도에 유지된 압연 상태의 레일을 열처리하였다.

[표 2]

(중량 %)

두가지 다른 조건, 즉 헤드 표면으로부터 10mm깊이에 Hv〉350과 Hv〉360의 경도를 얻기 위한 조건으로 열처리하였다. 제 10a 도 및 제 10b 도는 상기와 같이 열처리된 레일 헤드 단면내 경도 분포를 나타낸 것이다. 제 11a 도 및 제 11b 도는 본 발명의 제 1 실시 형태에서 얻은 결과와 비교하여 제 2 실시형태에 따른 열처리 결과를 도시 한 것이다.

상기 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따라 열처리된 레일은 레일 헤드의 상부로부터 턱까지 Hv

350과 Hv

360의 목적하는 경도 수준이 부여되었으며, 턱밑면 근방의 영역의 경도도 실질적으로 요구되는 수준까지 미치고 있다. 레일 헤드의 단면 전체에 미립의 필라이트 조직이 나타났고, 베이나이트 조직과 같이 유해한 조직은 나타나지 않았다.

[실시예 3]

소정의 강도를 얻기 위한 열처리 중의 레일의 휨을 극소화시키기 위한 실시 형태의 일 실시예를 기술하면 다음과 같다. 열간 압연으로 표3의 화학적 조성을 갖는 132lbs/야드의 레일을 준비하였다. 레일의 바닥 표면에 가해지는 냉각 공기를 제어하여 그 길이를 따른 레일의 휨을 극소화하는 본 실시 형태에 따라 압연된 레일을 열처리하였다.

[표 3]

제 15 도는 레일의 전체 길이가 냉각장치로 이동된 후, 연속 냉각의 목적으로 가해진 냉각의 목적으로 가해진 냉각 공기의 유량의 변화를 도시한 것이다. 헤드 상부표면 아래 5mm인 지점에서 측정하여 Hv

350의 조건을 충족하는 강도를 얻기 위해 상부 노즐로 부터의 냉각 공기는 레일의 단위길이(1m)당 40Nm³/분ㆍm의 일정 유량으로공급되었으며, 반면에 하부 노즐로부터의 공기 유량은 측정된 휨정도에 따라 변화되었다.

제 16 도는 연속 냉각중 레일 길이 6m당 휨양의 변화를 도시한 것이다.

냉각장치로 옮겨진 직 후 헤드에서 측정했을 때 약 800℃의 온도를 여전히 유지하고 있는 압연된 상태의 레일은 약10mm의 (+)휨을 나타냈었다. 이어서 상부 노즐로부터 냉각 공기가 가해진 결과, 레일은 상기 상태에서(-)휨으로 급격히 변화하였다. 휨 측정장치로써 상기(-)휨이 감지되었을 때, 하부 노즐의 공기 공급을 개시하여 레일의 바닥을 냉각시키기 시작하였다. 이러한 레일 밑면의 냉각은 상부 노즐로부터의 공기 유량에대해 약 0.3의 최대 냉각 공기 유량으로 수행되어(+)휨이 경향을 일으켰다. 레일 바닥의 냉각이 잠시동안 예를 들어 약1분간 계속되었을 때(+)휨이 나타나기 시작하였다. 레일의 이러한 상태 변화에 따라 하부 노즐로 부터의 냉각 공기 유량은 감소되고, 4분만에 냉각이 완료되었다. 그 동안에 상부 노즐 헤더는 40Nm³/분ㆍm의 일정 속도로 냉각 공기를 공급하여 레일헤드를 연속 냉각시켰다. 본 실시예에서 레일의 휨은 레일 길이 6m당 3mm이내의 값으로 유지되었다.

제 17 도는 상술한 방법으로 열처리된 레일 헤드의 단면내 경도 분포를 도시한 것이다. 레일의 헤드 상부 표면으로부터 10mm이상의 깊이에 350정도의 높은 경도(Hv)가 성취되었음을 알 수 있다. 이는 레일 헤드의 표면 영역으로부터 내측까지 고강도가 성취되었음을 의미한다. 전체영역에 걸쳐 조직은 실질적으로 균일하였다. 특히 레일헤드의 표면 영역에 미립의 펄라이트 조직이 성취되었으며, 베이나이트 또는 마르텐 사이트 조직과 같은 유해한 조직은 나타나지 않았다.

Claims

오스테나이트 영역 이상의 고온 영역에 유지된 강제 레일을 준비하는 단계와 가스상 냉각 매체가 상기 레일의 헤드를 향하게 하도록 상기 레일 헤드의 주위에 노즐 수단을 설치하는 단계를 포함하는 레일을 열처리하는 방법에 있어서, 상기 레일에 성취되어야 할 경도 수준과 상기 레일을 구성하는 강의 탄소 당량에 따라 상기 노즐 수단과 상기 레일 헤드간의 거리(H)를 결정하는 단계로서, 상기 거리(H)를 상기 강의 탄소당량(Ceq), 얻으려는 경도(Hv), 냉각에 사용되는 공기의 유량(Q) 및 상기 노즐 수단을 구성하는 상부 헤드에서의 압력(P)으로 부터 다음식 :

Hv = 10ⁿ+ (200Ceq - 190)

n = 2.4993 + 0.0039887logF - 0.0051918logF²

여기에서,

Hv : 레일의 강도에 해당하여 레일 헤드 표면으로부터 10mm 아래의 깊이에서 성취되어야 할 경도(10kg에서 Vickers 경도)

Ceq : 다음식으로 주어지는 강의 탄소당량

Ceq = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14

로 주어지는 냉각도

Q : 레일의 단위 길이당 가해지는 가스상 냉각 매체의 유량(m³/mㆍ분)

P : 노즐 헤더의 압력(mmAq, 노즐 저항 계수 f=0.85)

H : 노즐의 헤더와 레일 헤드의 상부 표면간의 거리(mm)

n : 노즐의 유형에 따라 정해지는 계수

에 따라 결정하는 단계와, 상기 노즐 수단과 상기 레일 헤드 간에 거리(H)가 얻어지도록 상기 노즐 수단을 이동시키는 단계와, 그리고 예정된 유량과 예정된 시간동안 상기 가스상 냉각 매체를 상기 헤드에 분사하여 상기 레일 헤드를 냉각함으로써 상기 레일 헤드에 소정 강도 수준을 성취하는 단계에 의하여 중간값으로부터 높은 값까지의 다양한 강도 수준을 가진 레일을 생산하는 것을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항에 있어서, 다음식으로 주어지는 시간보다 짧지 않은 시간동안 가스상 냉각 매체를 가하여 냉각시킴을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.

0.336θs - 150초

여기에서 θs는 냉각전 상태에서의 레일 헤드의 표면 영역의 온도.
제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서, 레일 헤드의 냉각중, 다른 노즐 수단으로써 가스상 냉각매체를 레일의 바닥표면을 향해 분사하여 레일의 길이를 따른 레일의 휨을 극소화시키는 것을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 레일헤드를 중심으로 한 원호상으로 레일 헤드를 냉각시키기 위한 상기 노즐 수단을 배열함을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 레일이 0.55~0.85중량%의 C, 0.20~1.20중량%의 Si, 0.50~1.50중량%의 Mn및 나머지 Fe를 함유하며, 필요에 따라 0.10~0.80중량%의 Cr, 그리고 Nb, V, Ti, Mo, Cu와 Ni중 적어도 하나를 더 함유하는 강으로 된 것을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서, 냉각 중, 노즐 수단을 구비한 냉각 장치내에서 상기 레일을 연속적, 단속적 또는 왕복적으로 이동시켜 상기 레일 헤드를 냉각시킴을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열처리된 레일의 헤드가 레일 헤드의 표면에서 320~400Hv의 경도에 대응하는 다양한 강도를 가질 수 있음을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 오스테나이트 영역의 온도에 유지된 상기 레일이 열간 압연하였거나 또는 열처리를 목적으로 가열한 레일인 것을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 레일 헤드의 전체부분에 걸쳐 미립 펄라이트 조직으로의 변태가 실질적으로 완료될 때까지 가스상 냉각 매체에 의한 냉각이 계속됨을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 레일 헤드의 냉각후 레일 헤드의 게이지 코너 근방에 형성된 갭과 밑동을 통하고 또한 레일 헤드의 밑동 근방에 형성된 갭을 통하여 가스상 냉각 매체가 배출됨을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 노즐 수단이 레일 헤드의 상부표면을 냉각하기 위한 헤드상부 냉각노즐과 헤드상부 냉각 노즐로부터 일정간격을 두고 상기 레일 헤드의 좌우 측부에 설치되는 한쌍의 헤드측부 냉각 노출을 포함하며, 냉각후 상기 가스상 냉각 매체의 일부가 상기 헤드 상부 냉각 노즐과 상기 헤드 측부 냉각 노즐 사이에 형성된 방출 갭으로 배출되는 것을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 노즐 수단과 상기 레일 헤드간의 거리(H)가 상기 레일 헤드의 표면으로부터 10mm아래의 깊이 영역에 얻어져야 할 경도와 레일을 구성하는 강의 탄소당량에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 레일의 열처리 방법.