r>[0068] (4)相变放热结束后至钢轨的头部表面的温度达到450°C以下为止的期间的冷却 速度
[0069] 本发明发明人发现，通过使头部11表层的相变基本上结束、头部11的表面温度再 次开始降低后的头部11表面的冷却速度为1°C /秒以上20°C /秒以下，能够确保头部11 中心部的冷却速度，能够充分提高头部11中心部的硬度。具体来说，由此能够使头部11中 心部的硬度为HB370以上。需要说明的是，相变放热结束后至钢轨的头部的表面的温度达 到 450°C以下为止的冷却速度大于20°C /秒的情况下，冷却迅速，因此钢轨的一部分可能会 产生裂纹。
[0070] 相变放热结束后的强制冷却进行至钢轨10的头部11的表面温度达到450°C以下 为止。这是因为，利用冷却装置2进行强制冷却后头部11的表面温度高于450°C的情况下， 珠光体被回火，硬度有可能降低。头部11的表面温度可以利用头部温度计391进行测定。
[0071] 需要说明的是，本实施方式中，相变放热的结束后至钢轨的头部的表面温度达到 450°C以下为止的冷却是利用一个冷却装置2进行的，如后述的第2实施方式中说明的那 样，也可以在钢轨的头部的内部的温度达到550°C以上650°C以下后，使用不同的冷却装置 来进行强制冷却。这种情况下，用冷却装置2结束冷却后至用其它冷却装置开始强制冷却 为止的间隔优选为5分钟以内。其理由在第2实施方式的说明中详细说明。
[0072] 因此，在本实施方式的冷却控制处理中，如图5所示，相变放热结束时TB之后，按 照头部11表面的冷却速度在1°C /秒以上20°C /秒以下的速度范围R7内的方式进行控制。
[0073] 接着，对作为本发明的第1实施方式的冷却控制处理的详细处理步骤进行说明。 图6是示出作为本发明的第1实施方式的冷却控制处理的处理步骤的流程图。冷却装置2 中，控制部50的冷却速度控制部53按照图6的处理步骤进行冷却控制处理，从而实施钢轨 的制造方法。
[0074] 冷却装置2中，对于搬运至处理位置的奥氏体区温度以上的高温状态的钢轨10， 从冷却头31、33、35喷射冷却介质，从而开始钢轨10的强制冷却，此时，如图6所示，温度监 视部51基于由头部温度计391随时输入的测定值来开始头部11的表面温度的监视（步骤 S1)。然后，冷却速度控制部53基于由温度监视部51监视的头部11的表面温度历程对冷 却介质从头顶冷却头31和头侧冷却头33的喷射进行控制，从而使头部11表面的冷却速度 或升温速度达到图5的速度模式（步骤S3~步骤S15)。冷却速度或升温速度的控制如下 进行：作为冷却介质从头顶冷却头31和头侧冷却头33的喷射的控制，阶段性地或断续地变 更冷却介质的排出量或排出压力、温度、水分量。
[0075] 即，对冷却速度控制部53来说，在强制冷却开始后经过10秒为止的期间（步骤 S3 :否），基于头部11的表面温度历程，将头部11表面的冷却速度控制为1°C /秒以上 20°C /秒以下（步骤S5)。并且，冷却速度控制部53在强制冷却开始后经过10秒后（步 骤S3 :是）至头部11表面开始发生相变放热的时刻TA为止的期间（步骤S7 :否），基于头 部11的表面温度历程，将头部11表面的冷却速度控制为1°C /秒以上5°C /秒以下（步骤 S9)。此处，冷却速度控制部53基于表面温度历程、即由温度监视部51得到的头部11表面 的测定结果历程，在冷却速度开始降低的时刻、或者转变为升温的时刻判断为到达相变放 热开始时刻T A。并且，冷却速度控制部53在头部11的表面开始相变放热后（步骤S7 :是） 至头部11的表面结束相变放热的时刻TB为止的相变中（步骤S11 :否），基于头部11的表 面温度历程将头部11表面的冷却速度控制为小于1°C /秒、或者将头部11的表面的升温速 度控制为5°C /秒以下（步骤S13)。并且，冷却速度控制部53在头部11表面结束相变放 热后（步骤S11:是）基于头部11的表面温度历程将头部11表面的冷却速度控制为rc / 秒以上20°C /秒以下（步骤S15)。此处，冷却速度控制部53基于表面温度历程、即由温度 监视部51得到的头部11表面的测定结果历程，在冷却速度的降低消失的时刻、或者升温消 失的时刻判断为到达相变放热结束时刻T B。
[0076] 需要说明的是，关于冷却介质从脚心冷却头35的喷射控制，控制部5与上述处理 并行地适当使用由脚部温度计393随时输入的测定值等来进行控制。
[0077] 之后，以1°C /秒以上20°C /秒以下的冷却速度进行冷却直至头部11的表面温度 达到450°C以下的预先设定温度（冷却结束温度），结束强制冷却。对于结束了强制冷却的 钢轨1，卸下夹具37并从冷却装置2被送出，被搬运至冷却床6,空气冷却至常温而成为产 品。
[0078] 如以上说明的那样，根据本实施方式，在头部11表层的相变开始后也不停止强制 冷却，可以保持或提高其相变中的头部11的表面温度。此外，在头部11表层的相变中以外 的强制冷却过程中，也可以适当地控制头部11表面的冷却速度。由此，不发生引起软化的 向贝氏体的相变以及降低韧性的向马氏体的相变，能够使头部11整体确实地发生珠光体 相变。另外，能够充分提高头部11中心部的硬度，能够确保HB370以上。因此，可以不增加 冷却时间而使头部的表面至中心部的整个头部形成微细的珠光体组织，能够制造头部整体 为高硬度的钢轨。
[0079] 需要说明的是，在上述实施方式中，利用头部温度计391测定头部11 (头顶面111) 的表面温度，基于其表面温度历程来控制冷却速度，但头部11的表面温度不是必须要测定 的。例如，也可以通过学习过去的操作实际成绩来控制冷却速度。具体地说，对于能够实现 与强制冷却开始后的各经过时间相符的冷却速度或升温速度的、来自头顶冷却头31和头 侧冷却头33的冷却介质的排出量、排出压力、温度和水分量中的一种以上，可以预先将阶 段性的或断续的调整值程序化，依此进行冷却介质从头顶冷却头31和头侧冷却头33的喷 射的控制。
[0080] 另外，在上述实施方式中，对由头部温度计391测定的头顶面111的表面温度进行 监视，基于其表面温度历程来控制冷却介质从头顶冷却头31和头侧冷却头33的喷射，从而 控制头部11表面的冷却速度。与此相对，对于头侧面113、115的表面温度也另行测定和监 视，对于冷却介质从冷却头33的喷射的控制，可以基于头侧面113、115的表面温度历程来 进行。
[0081][第2实施方式]
[0082][整体结构]
[0083] 接着，参照图7,对作为本发明的第2实施方式的钢轨的制造装置的整体结构进行 说明。
[0084] 图7是示出作为本发明的第2实施方式的钢轨的制造装置的整体结构的示意图。 如图7所示，作为本发明的第2实施方式的钢轨制造装置1用于在符合所期望的硬度等所 要求的品质的特定冷却条件下将产品截面形状的钢轨强制冷却，其具备第1冷却装置2和 第2冷却装置3。
[0085] 第1冷却装置2对高温钢轨进行后述的第1强制冷却的装置，该高温钢轨为在乳 钢机4中以奥氏体区温度以上进行热乳后根据情况用切断机5进行分割而成的高温钢轨、 或者为再加热至奥氏体区温度以上的高温钢轨。
[0086] 第2冷却装置3是对第1冷却装置2中被强制冷却的钢轨进行后述的第2强制冷 却的装置。在第2冷却装置3中被强制冷却的钢轨被搬运至冷却床6。
[0087][第1冷却装置的结构]
[0088] 第1冷却装置2的结构与图2所示的结构大致相同，对于结构相同的部分省略了 说明。但是，在第1冷却装置2中，冷却头（第1头部冷却头）31、33按照喷射空气（air) 或喷雾作为冷却介质All、A13的方式构成。冷却头31、33按照能够调整冷却介质23的排 出量或排出压力、温度（在冷却介质All、A13为喷雾的情况下还包括水分量）中的至少一 者的方式构成。
[0089][第2冷却装置的结构]
[0090] 接着，参照图8对第2冷却装置3的结构进行说明。
[0091] 图8是示出图7所示的第2冷却装置3的结构的示意图。如图8所示，第2冷却装 置3具备：冷却钢轨10的头顶面111的头顶冷却头331 ;和冷却钢轨10的头侧面113、115 的头侧冷却头332。将这些第2冷却装置3的头顶冷却头331和头侧冷却头332统称为第 2头部冷却头（下文中有时也简称为"冷却头"）。第2头部冷却头33U332通过喷射作为 冷却介质A33的喷雾或水，从而将钢轨10冷却。在使用空气作为冷却介质A33的情况下， 空气的冷却能力低，因而用于实现第2冷却装置3的建设费用提高。冷却头33U332按照 能够调整冷却介质A33的排出量或排出压力、温度（在冷却介质A33为喷雾的情况下还包 括水分量）中的至少一者的方式构成。另外，第2冷却装置3具备：测定头部11的表面温 度（例如头顶面111内的1处）的头部温度计（第2头部温度计）395 ;和测定脚部13的 表面温度（例如脚部13的背面内的1处）的脚部温度计397。如图9所示，这些头部温度 计395和脚部温度计397与控制部43连接，随时将测定值输出至控制部43。
[0092][控制体系的结构]
[0093] 接着，参照图9对图7所示的钢轨的制造装置1的控制体系的结构进行说明。
[0094] 图9是示出图7所示的钢轨的制造装置1的控制体系的结构的框图。如图9所示， 控制体系40具备控制部43和存储部44。
[0095] 如钢轨10的图2、图8所不，弟1冷却装置2的头部温度计（弟1头部温度计）391 和第2冷却装置3的头部温度计（第2头部温度计）395配置于钢轨10的头部11上方。头 部温度计39U395在强制冷却中测定钢轨10的头部11的表面温度，将所测定的表面温度 的信息输入控制部43。
[0096] 如图2、图8所示，第1冷却装置2的脚部温度计393和第2冷却装置的脚部温度 计397在强制冷却中测定钢轨10的脚部13的表面温度，将所测定的表面温度的信息输入 控制部43。
[0097] 控制部43具备温度监视部43a和冷却速度控制部43b。为了使钢轨10的头部11 不仅表面为具有高耐磨耗性和高韧性的高硬度、且内部（中心部）也为具有高耐磨耗性和 高韧性的高硬度，如上所述使钢轨10的头部11整体发生珠光体相变很重要。为此，控制部 43在使用了第1冷却装置2和第2冷却装置3的强制冷却的过程中对头部11表面的冷却 速度或升温速度进行控制，从而保持或提高至少头部11表层在相变中的头部11的表面温 度（冷却控制处理）。本实施方式中，控制部43监视冷却中的钢轨的头部11的表面温度， 基于表面温度历程对第1冷却装置2和第2冷