[发明专利]热处理钢轨的制造方法以及制造装置

说明书

提供一种添加各种合金元素，头部表层的硬度以及韧性优秀的热处理钢轨的制造方法以及制造装置。在对热轧后的钢轨(1)，或加热后的钢轨(1)的至少头部进行强制冷却时，从钢轨(1)的头部(1a)的表面温度为奥氏体区域温度以上的状态开始强制冷却，在开始强制冷却后，表面温度成为500℃以上700℃以下以前，以10℃/sec以上的冷却速度进行强制冷却。

技术领域

本发明设计通过对热轧后的高温的钢轨，或者被加热为高温的钢轨，利用空气、水、雾等冷却介质进行强制冷却，而使钢轨的头部成为细微的珠氏体组织的热处理钢轨的制造方法以及制造装置。

背景技术

在用于铁道用等的钢轨中，例如在煤炭的天然资源开采场等严酷环境下使用的钢轨要求高耐磨损性和高韧性。这样的钢轨通过使钢轨头部的组织由细微的珠氏体组织构成，而具有高耐磨损性、高韧性以及高硬度。头部的组织为细微珠氏体组织的钢轨通常使用以下的制造方法制造。

首先，使被热轧后的奥氏体区域温度以上的钢轨，或者加热为奥氏体区域温度以上的钢轨以正立状态搬入热处理装置。在此，正立状态是指钢轨的头部在上方，脚掌部在下方的状态。在将钢轨搬入热处理装置时，例如有保持100m左右的轧制延长，而将钢轨搬入热处理装置的情况，或者将一根钢轨的长度切断为例如25m左右的长度(以下，称为锯断)之后，搬入热处理装置的情况。此外，在将钢轨锯断之后搬入热处理装置的情况下，有时将热处理装置分割为与被锯断的钢轨对应的长度的区域。

接下来，在热处理装置中，利用夹具夹持钢轨的脚尖部，利用冷却介质对钢轨的头顶部、头侧部、脚掌部、进而根据需要将腹部进行强制冷却。冷却介质使用空气、水、雾等。在如上所述的钢轨的制造方法中，通过控制强制冷却时的冷却速度，能够使包含钢轨的内部的头部整体成为细微的珠氏体组织。另外，在对钢轨进行强制冷却时，将钢轨的头部的温度冷却至350℃～450℃左右。

进一步地，解除夹具对钢轨的夹持，将钢轨搬送至冷却台。被向冷却台搬送的钢轨被冷却至室温左右。

作为钢轨头部的组织，对于耐磨损性低的贝氏体、韧性低的马氏体而言，难以同时达成高磨损性和高韧性，因此头部整体需要具有珠氏体组织。另外，珠氏体组织的层间隔越是细微组织，越能够同时提高磨损性以及韧性，因此钢轨头部的组织需要具有细微的层间隔。为了成为细微层间隔的珠氏体组织，重要的是设定强制冷却时的冷却速度的设定。

例如，在专利文献1中，在制造由含有质量％为C：0.65～1.2％，Si：0.05～2.00％，Mn：0.05～2.00％，剩余部分为Fe以及不可避免的杂质构成的珠氏体类钢轨的方法中，公开了规定轧制温度、头部累积减面率，然后，使钢轨头部表面以冷却速度2～30℃/sec至少加速冷却或自然冷却至550℃的方法。

另外，在专利文献2中，公开了使由含有质量％为C：0.60～1.20％，Si：0.05～2.00％，Mn：0.05～2.00％，剩余部分为Fe以及不可避免的杂质构成的热轧后钢轨的、具有A3或Acm线～1000℃的温度的钢轨头部表面以冷却速度2～20℃/sec急冷至450～680℃，然后，以升温速度2～50℃/sec上升至A3或Acm线～950℃的温度区域，然后，在该温度范围内保持1.0～900sec，再然后，以冷却速度5～30℃/sec加速冷却到450～650℃的方法。

进一步地，在专利文献3、4中，公开了在以30℃/sec以下的冷却速度从奥氏体区域冷却到大致600℃左右的珠氏体变态温度后，在珠氏体变态几乎终止前，保持表面温度，然后，利用制冷剂尽可能快地冷却到常温区域的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2008-050687号公报

专利文献2:(日本)特开2010-255046号公报

专利文献3:(日本)专利第5391711号公报