JPH1085823A - 高温レールの冷却方法 - Google Patents
高温レールの冷却方法Info
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- JPH1085823A JPH1085823A JP24628796A JP24628796A JPH1085823A JP H1085823 A JPH1085823 A JP H1085823A JP 24628796 A JP24628796 A JP 24628796A JP 24628796 A JP24628796 A JP 24628796A JP H1085823 A JPH1085823 A JP H1085823A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レール頭部を微細なパーライト組織とするた
めに、熱間圧延された直後の高温レールを強制冷却する
に際し、レールに曲がりの生ずることがなく、しかも規
定値を満足する硬度が得られるように冷却する。 【解決手段】 熱間圧延中のオーステナイト域温度以上
の高温レール１に対し、その仕上圧延前において、前記
レールの足裏部をノズル６から噴射される水によって強
制冷却し、次いで、このレールを熱処理装置によってそ
の頭部および足裏部を、レール頭部の変態が終了するま
で強制冷却し、かくして、レールに曲がりが生ずること
なく、レール頭部を微細なパーライト組織とする。
めに、熱間圧延された直後の高温レールを強制冷却する
に際し、レールに曲がりの生ずることがなく、しかも規
定値を満足する硬度が得られるように冷却する。 【解決手段】 熱間圧延中のオーステナイト域温度以上
の高温レール１に対し、その仕上圧延前において、前記
レールの足裏部をノズル６から噴射される水によって強
制冷却し、次いで、このレールを熱処理装置によってそ
の頭部および足裏部を、レール頭部の変態が終了するま
で強制冷却し、かくして、レールに曲がりが生ずること
なく、レール頭部を微細なパーライト組織とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、熱間圧延された
直後の高温のレール、または、熱間圧延後、熱処理のた
めにオーステナイト域温度以上に加熱された高温のレー
ルに対し、その頭部を微細なパーライト組織とするため
に、空気または水などの冷却媒体によって強制冷却す
る、高温レールの冷却方法に関するものである。
直後の高温のレール、または、熱間圧延後、熱処理のた
めにオーステナイト域温度以上に加熱された高温のレー
ルに対し、その頭部を微細なパーライト組織とするため
に、空気または水などの冷却媒体によって強制冷却す
る、高温レールの冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レール頭部を微細なパーライト組織とな
し、その耐摩耗性および靱性を高めるために、熱間圧延
された直後の高温のレール、または、熱間圧延後、熱処
理のためにオーステナイト域温度以上の温度に加熱され
た高温のレールに対し、熱処理（ＳＱ）装置において、
クランプで拘束した状態で、その頭部を空気または水な
どの冷却媒体により強制冷却する熱処理（ＳＱ）を施す
ことが行われている。
し、その耐摩耗性および靱性を高めるために、熱間圧延
された直後の高温のレール、または、熱間圧延後、熱処
理のためにオーステナイト域温度以上の温度に加熱され
た高温のレールに対し、熱処理（ＳＱ）装置において、
クランプで拘束した状態で、その頭部を空気または水な
どの冷却媒体により強制冷却する熱処理（ＳＱ）を施す
ことが行われている。
【０００３】レール頭部を微細なパーライト組織にする
という材質上の観点からは、レール頭部のみを強制冷却
すればよいのであるが、レール頭部のみを強制冷却した
のでは、レール上下が非対称な温度域になる結果、冷却
終了後、レールのクランプを外したときに、レール内部
に存在する応力によって、レールに大きな曲がりが発生
する問題が生ずる。
という材質上の観点からは、レール頭部のみを強制冷却
すればよいのであるが、レール頭部のみを強制冷却した
のでは、レール上下が非対称な温度域になる結果、冷却
終了後、レールのクランプを外したときに、レール内部
に存在する応力によって、レールに大きな曲がりが発生
する問題が生ずる。
【０００４】このような問題を防止するために、例え
ば、特開昭６１−６０８２７号公報や特開昭６３−１１
４９２３号公報には、図３に示す如く、レール１の頭部
1a側に設けられた上部ヘッダー２およびレール１の足裏
部1b側に設けられた下部ヘッダー３から噴射される冷却
媒体によって、レール１の頭部1aおよび足裏部1bを同時
に強制冷却する方法（以下、先行技術という）が開示さ
れている。
ば、特開昭６１−６０８２７号公報や特開昭６３−１１
４９２３号公報には、図３に示す如く、レール１の頭部
1a側に設けられた上部ヘッダー２およびレール１の足裏
部1b側に設けられた下部ヘッダー３から噴射される冷却
媒体によって、レール１の頭部1aおよび足裏部1bを同時
に強制冷却する方法（以下、先行技術という）が開示さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】先行技術によれば、レ
ール頭部のみを冷却した場合に比べて、冷却後の残留曲
がりを小さくすることができる。しかしながら、下部ヘ
ッダー３によるレール足裏部1bの冷却が強すぎると、レ
ール足部の冷却速度が速くなり、レール足部の硬度が規
定値（Ｈｖ：４１０）よりも高くなる問題が生ずる。
ール頭部のみを冷却した場合に比べて、冷却後の残留曲
がりを小さくすることができる。しかしながら、下部ヘ
ッダー３によるレール足裏部1bの冷却が強すぎると、レ
ール足部の冷却速度が速くなり、レール足部の硬度が規
定値（Ｈｖ：４１０）よりも高くなる問題が生ずる。
【０００６】そのために、レール足裏部1bの冷却には限
度があり、レール１の頭部1aと共にレール足裏部1bを強
制冷却するだけでは、十分な曲がり対策とはならず、強
制冷却後、レール全体が図５(a) に示すような下曲がり
になる傾向が強い。図５(b)は上曲がり状態を示す。そ
の結果、形状矯正のためのプレス工程が必要になり、生
産能率を阻害する上、コスト高となる問題が生ずる。
度があり、レール１の頭部1aと共にレール足裏部1bを強
制冷却するだけでは、十分な曲がり対策とはならず、強
制冷却後、レール全体が図５(a) に示すような下曲がり
になる傾向が強い。図５(b)は上曲がり状態を示す。そ
の結果、形状矯正のためのプレス工程が必要になり、生
産能率を阻害する上、コスト高となる問題が生ずる。
【０００７】先行技術のような、レール１の頭部1aおよ
び足裏部1bを同時に冷却する方法では、レール足部の硬
度を規定値（Ｈｖ：４１０）以下に抑え、しかも、冷却
後にレールに曲がりが生じないようにすることは困難で
ある。
び足裏部1bを同時に冷却する方法では、レール足部の硬
度を規定値（Ｈｖ：４１０）以下に抑え、しかも、冷却
後にレールに曲がりが生じないようにすることは困難で
ある。
【０００８】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、レール頭部を微細なパーライト組織とし、そ
の耐摩耗性および靱性を高めるために、熱間圧延された
高温のレールを、冷却媒体により強制冷却するに際し、
レールに曲がりの生ずることがなく、しかも、規定値を
満足する硬度が得られる高温レールの冷却方法を提供す
ることにある。
を解決し、レール頭部を微細なパーライト組織とし、そ
の耐摩耗性および靱性を高めるために、熱間圧延された
高温のレールを、冷却媒体により強制冷却するに際し、
レールに曲がりの生ずることがなく、しかも、規定値を
満足する硬度が得られる高温レールの冷却方法を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述したように、冷却終
了後、レール内部に存在する応力によって、レールに大
きな曲がりが発生する問題を防止するために、レール１
の頭部1aおよび足裏部1bを同時に強制冷却することが行
われているが、レール足裏部1bの冷却には限度があり、
レール１の頭部1aと共にレール足裏部1bを強制冷却する
だけでは、十分な曲がり対策とはならない。即ち、材質
上の制約から、レール足裏部の冷却には限度があり、足
裏部の冷却不足が生ずると考えられる。
了後、レール内部に存在する応力によって、レールに大
きな曲がりが発生する問題を防止するために、レール１
の頭部1aおよび足裏部1bを同時に強制冷却することが行
われているが、レール足裏部1bの冷却には限度があり、
レール１の頭部1aと共にレール足裏部1bを強制冷却する
だけでは、十分な曲がり対策とはならない。即ち、材質
上の制約から、レール足裏部の冷却には限度があり、足
裏部の冷却不足が生ずると考えられる。
【００１０】そこで、本発明者等は、熱処理（ＳＱ）装
置における冷却工程以外でレール足裏部の冷却不足を補
う手段につき研究を重ねた。その結果、熱間圧延中にお
いてオーステナイト域温度以上の高温レールの足裏部
を、水などの冷却媒体によって冷却し、レール頭部側に
比べレール足裏部を低い温度分布にすれば、その後行わ
れる熱処理（ＳＱ）装置での冷却により、レールに曲が
りが生ずることなくレール頭部を微細なパーライト組織
となし得ることを知見した。
置における冷却工程以外でレール足裏部の冷却不足を補
う手段につき研究を重ねた。その結果、熱間圧延中にお
いてオーステナイト域温度以上の高温レールの足裏部
を、水などの冷却媒体によって冷却し、レール頭部側に
比べレール足裏部を低い温度分布にすれば、その後行わ
れる熱処理（ＳＱ）装置での冷却により、レールに曲が
りが生ずることなくレール頭部を微細なパーライト組織
となし得ることを知見した。
【００１１】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、熱間圧延中のオーステナイト域温度以上
の高温のレールに対し、その仕上圧延前において、前記
レールの足裏部を冷却媒体によって強制冷却し、次い
で、このようにして熱間圧延中に足裏部が強制冷却され
たオーステナイト域温度以上の高温のレールに対し、熱
処理（ＳＱ）装置においてその頭部および足裏部を、レ
ール頭部の変態が終了するまで冷却媒体により強制冷却
し、かくして、前記レールに曲がりが生ずることなくレ
ール頭部を微細なパーライト組織とすることに特徴を有
するものである。
ものであって、熱間圧延中のオーステナイト域温度以上
の高温のレールに対し、その仕上圧延前において、前記
レールの足裏部を冷却媒体によって強制冷却し、次い
で、このようにして熱間圧延中に足裏部が強制冷却され
たオーステナイト域温度以上の高温のレールに対し、熱
処理（ＳＱ）装置においてその頭部および足裏部を、レ
ール頭部の変態が終了するまで冷却媒体により強制冷却
し、かくして、前記レールに曲がりが生ずることなくレ
ール頭部を微細なパーライト組織とすることに特徴を有
するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】この発明においては、熱間圧延中
のオーステナイト域温度以上の高温のレールに対し、そ
の仕上圧延前において、前記レールの足裏部を水などの
冷却媒体により強制冷却する。
のオーステナイト域温度以上の高温のレールに対し、そ
の仕上圧延前において、前記レールの足裏部を水などの
冷却媒体により強制冷却する。
【００１３】図１は、熱間圧延ラインに配置された冷却
装置の水冷ノズル配置を示す平面図であり、図２はその
正面図であって、レール１はその頭部1aおよび足裏部1b
を横にして寝かせた状態で置かれている。図面に示すよ
うに、仕上圧延機４の入側における搬送台５上のレール
１の足裏部1bに向け７個のノズル６が、例えば長径520
mm、短径120 mmの楕円状の冷却面積が得られるように、
ライン方向に520mm 間隔でレール足裏面から200mm 離れ
た位置に設置されている。このような７個のノズル６か
ら噴射される水によって、レール１の足裏部1bは均一に
強制冷却される。
装置の水冷ノズル配置を示す平面図であり、図２はその
正面図であって、レール１はその頭部1aおよび足裏部1b
を横にして寝かせた状態で置かれている。図面に示すよ
うに、仕上圧延機４の入側における搬送台５上のレール
１の足裏部1bに向け７個のノズル６が、例えば長径520
mm、短径120 mmの楕円状の冷却面積が得られるように、
ライン方向に520mm 間隔でレール足裏面から200mm 離れ
た位置に設置されている。このような７個のノズル６か
ら噴射される水によって、レール１の足裏部1bは均一に
強制冷却される。
【００１４】レール１の足裏部1bに対する冷却は、熱間
圧延機によって粗圧延および中間圧延されたレール１に
対し、仕上圧延前に行わなければならない。その理由
は、仕上圧延によってその後の応力が零になるからであ
る。もし、レール１の足裏部1bに対する冷却を、仕上圧
延後に実施した場合には、水冷による急激な温度変化の
ためにレールに熱応力が発生し、この熱応力が冷却後の
レールの曲がりに影響を与える結果、真っ直ぐな形状が
得られなくなる。
圧延機によって粗圧延および中間圧延されたレール１に
対し、仕上圧延前に行わなければならない。その理由
は、仕上圧延によってその後の応力が零になるからであ
る。もし、レール１の足裏部1bに対する冷却を、仕上圧
延後に実施した場合には、水冷による急激な温度変化の
ためにレールに熱応力が発生し、この熱応力が冷却後の
レールの曲がりに影響を与える結果、真っ直ぐな形状が
得られなくなる。
【００１５】このようにして熱間圧延されたオーステナ
イト域温度以上の高温のレールを、熱処理（ＳＱ）装置
に搬入し、熱処理（ＳＱ）装置において、曲がり拘束用
のクランプで固定し、図３に示すように、レール頭部1a
側に設けられた上部ヘッダー２およびレール足裏部1b側
に設けられた下部ヘッダー３によって、頭部1aのパーラ
イト変態が終了するまで、頭部1aおよび足裏部1bの両方
を強制冷却する。
イト域温度以上の高温のレールを、熱処理（ＳＱ）装置
に搬入し、熱処理（ＳＱ）装置において、曲がり拘束用
のクランプで固定し、図３に示すように、レール頭部1a
側に設けられた上部ヘッダー２およびレール足裏部1b側
に設けられた下部ヘッダー３によって、頭部1aのパーラ
イト変態が終了するまで、頭部1aおよび足裏部1bの両方
を強制冷却する。
【００１６】かくして、レール１の頭部1aの組織は微細
なパーライト組織となり、レールの曲がり拘束用クラン
プを外して自然放冷した後においても、冷却後のレール
に曲がりが生ずることはない。
なパーライト組織となり、レールの曲がり拘束用クラン
プを外して自然放冷した後においても、冷却後のレール
に曲がりが生ずることはない。
【００１７】熱間圧延機における熱間圧延時のライン速
度を変化させ、仕上圧延前の高温の２５ｍレールに対す
るレール足裏部の水冷時間（ｔ）を変化させて、その水
冷時間（ｔ）と冷却終了後のレールに生じた曲がり
（ｈ）との関係を調べ、その結果を図４に示した。
度を変化させ、仕上圧延前の高温の２５ｍレールに対す
るレール足裏部の水冷時間（ｔ）を変化させて、その水
冷時間（ｔ）と冷却終了後のレールに生じた曲がり
（ｈ）との関係を調べ、その結果を図４に示した。
【００１８】図４から、曲がり（ｈ）を零にすることが
できる最適冷却時間（ｔ）の存在することがわかる。即
ち、熱間圧延中の高温レールに対する冷却時間（ｔ）を
３〜３．８秒の範囲内に制御すれば、曲がり（ｈ）の許
容範囲である−62.5mm/25m〜62.5mm/25m内とすることが
できる。
できる最適冷却時間（ｔ）の存在することがわかる。即
ち、熱間圧延中の高温レールに対する冷却時間（ｔ）を
３〜３．８秒の範囲内に制御すれば、曲がり（ｈ）の許
容範囲である−62.5mm/25m〜62.5mm/25m内とすることが
できる。
【００１９】
〔実施例１〕次に、この発明を実施例により説明する。
図１および図２に示す、ノズル１本当たり長径520 mm、
短径120 mmの楕円状の冷却面積が得られるように、ライ
ン方向に一定間隔ａ（520mm ）でレール足裏面から一定
距離ｂ（200mm)離れた位置に７個の水スプレーノズル６
が仕上圧延機４の入側に配置された、長さ７ｍの冷却装
置により、２５ｍレール１の足裏部1bを、冷却水量５０
m3/h、ライン速度3m/minの条件で３．５秒間水冷し、次
いで、この足裏部1bが水冷されたレールを、仕上圧延機
４によって仕上圧延した。
図１および図２に示す、ノズル１本当たり長径520 mm、
短径120 mmの楕円状の冷却面積が得られるように、ライ
ン方向に一定間隔ａ（520mm ）でレール足裏面から一定
距離ｂ（200mm)離れた位置に７個の水スプレーノズル６
が仕上圧延機４の入側に配置された、長さ７ｍの冷却装
置により、２５ｍレール１の足裏部1bを、冷却水量５０
m3/h、ライン速度3m/minの条件で３．５秒間水冷し、次
いで、この足裏部1bが水冷されたレールを、仕上圧延機
４によって仕上圧延した。
【００２０】次いで、このように熱間圧延されたレール
１を熱処理（ＳＱ）装置に装入し、曲がりを拘束するた
めのクランプによってこれを固定した後、レール頭部1a
の表面温度が７９０℃の状態から、レール頭部のパーラ
イト変態終了以下の温度５００℃まで、レール頭部1aお
よびレール足裏部1bの両方を、空気などの冷却媒体によ
って強制冷却した。次いで、レール１をクランプから外
し、熱処理（ＳＱ）装置からレールを搬出した後、冷却
床においてレール１を自然放冷した。
１を熱処理（ＳＱ）装置に装入し、曲がりを拘束するた
めのクランプによってこれを固定した後、レール頭部1a
の表面温度が７９０℃の状態から、レール頭部のパーラ
イト変態終了以下の温度５００℃まで、レール頭部1aお
よびレール足裏部1bの両方を、空気などの冷却媒体によ
って強制冷却した。次いで、レール１をクランプから外
し、熱処理（ＳＱ）装置からレールを搬出した後、冷却
床においてレール１を自然放冷した。
【００２１】このようにして冷却後の、２５ｍレールの
曲がりを測定した結果、曲がりは１１mmで極めて僅かで
あった。 〔比較例１〕熱間圧延機において、足裏部の冷却を行う
ことなく、通常通りの粗圧延、中間圧延、仕上圧延から
なる熱間圧延が施された２５ｍレールに対し、熱処理
（ＳＱ）装置において実施例１と同様の条件により冷却
した。このようにして冷却後の２５ｍレールの曲がりを
測定した結果、曲がりは３９８mmで、製品の規定値６
２．５mmよりも遙かに大であり、冷間での形状矯正が必
要であった。
曲がりを測定した結果、曲がりは１１mmで極めて僅かで
あった。 〔比較例１〕熱間圧延機において、足裏部の冷却を行う
ことなく、通常通りの粗圧延、中間圧延、仕上圧延から
なる熱間圧延が施された２５ｍレールに対し、熱処理
（ＳＱ）装置において実施例１と同様の条件により冷却
した。このようにして冷却後の２５ｍレールの曲がりを
測定した結果、曲がりは３９８mmで、製品の規定値６
２．５mmよりも遙かに大であり、冷間での形状矯正が必
要であった。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の方法によ
れば、熱間圧延中のオーステナイト域温度以上の高温の
レールに対し、その仕上圧延前において、レールの足裏
部を水などの冷却媒体により強制冷却することにより、
熱処理（ＳＱ）装置におけるレール頭部および足裏部に
対する冷却後、クランプ拘束解除後のレールに生ずる曲
がりは極めて小さく、また、その後の放冷過程における
曲がりも殆ど発生せず、しかも、規定値を満足する硬度
が得られ、形状矯正のためのプレス工程が不要になり、
生産性も低下することがない等、多くの工業上有用な効
果がもたらされる。
れば、熱間圧延中のオーステナイト域温度以上の高温の
レールに対し、その仕上圧延前において、レールの足裏
部を水などの冷却媒体により強制冷却することにより、
熱処理（ＳＱ）装置におけるレール頭部および足裏部に
対する冷却後、クランプ拘束解除後のレールに生ずる曲
がりは極めて小さく、また、その後の放冷過程における
曲がりも殆ど発生せず、しかも、規定値を満足する硬度
が得られ、形状矯正のためのプレス工程が不要になり、
生産性も低下することがない等、多くの工業上有用な効
果がもたらされる。
【図１】この発明の方法を実施するための熱間圧延ライ
ンに配置された冷却装置の水冷ノズル配置を示す平面図
である。
ンに配置された冷却装置の水冷ノズル配置を示す平面図
である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】この発明の方法で使用されるレール冷却用ヘッ
ダーの配置図である。
ダーの配置図である。
【図４】熱間圧延機における水冷時間と曲がりとの関係
を示す図である。
を示す図である。
【図５】レールの下曲がりおよび上曲がり状態を示す説
明図である。
明図である。
１ レール 1a レール頭部 1b レール足裏部 ２ 上部ヘッダー ３ 下部ヘッダー ４ 仕上圧延機 ５ 搬送台 ６ ノズル
Claims (1)
- 【請求項１】 熱間圧延中のオーステナイト域温度以上
の高温のレールに対し、その仕上圧延前において、前記
レールの足裏部を冷却媒体によって強制冷却し、次い
で、このようにして熱間圧延中に足裏部が強制冷却され
たオーステナイト域温度以上の高温のレールに対し、熱
処理（ＳＱ）装置においてその頭部および足裏部を、レ
ール頭部の変態が終了するまで冷却媒体により強制冷却
し、かくして、前記レールに曲がりが生ずることなくレ
ール頭部を微細なパーライト組織とすることを特徴とす
る、高温レールの冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24628796A JPH1085823A (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | 高温レールの冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24628796A JPH1085823A (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | 高温レールの冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1085823A true JPH1085823A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17146309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24628796A Pending JPH1085823A (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | 高温レールの冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1085823A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346691A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Osaka Seitetsu Kk | レール材のデスケーリング装置 |
| CN116397085A (zh) * | 2023-04-13 | 2023-07-07 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 耐轨底断裂的钢轨的制备方法及由此制备的钢轨 |
-
1996
- 1996-09-18 JP JP24628796A patent/JPH1085823A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346691A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Osaka Seitetsu Kk | レール材のデスケーリング装置 |
| CN116397085A (zh) * | 2023-04-13 | 2023-07-07 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 耐轨底断裂的钢轨的制备方法及由此制备的钢轨 |
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