较例8中，将在900°C结束了热乳的长条钢轨送入热处理装置3,利 用夹具37固定。并且，从头部的表面温度为750°C的状态起开始利用冷却头31、33、35进 行冷却介质喷射，如表1所示，强制冷却开始后的10秒内、经过10秒后至升温开始时1为 止、相变中T A~T 8以及升温结束时T 8以后中的一者以上的头部表面的冷却速度被控制为 发明范围外。本比较例中，预先根据过去的操作实际成绩等来决定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冷却介质的排出压力，依此来控制冷却介 质从头顶冷却头31和头侧冷却头33的喷射，从而控制冷却速度和升温速度。另外，冷却介 质为空气。之后，在头部的表面温度达到450°C的时刻结束强制冷却。冷却结束后，将钢轨 从夹具37卸下并搬运至冷却床，空气冷却至常温。并且，将空气冷却至常温的样品（钢轨） 切断，进行了头部的组织观察和硬度试验。头部组织通过用SEM观察样品的截面来进行评 价。另外，关于头部的硬度试验，通过布氏硬度试验评价自头顶面25mm的深度位置的硬度 (HB)，将其作为中心硬度。
[0158] 其结果，在比较例1、3、5、6、7中，中心硬度无法达到目标值HB370以上。另外，在 比较例2、4、5、8中，在头部表层和/或头部中心部存在贝氏体或马氏体，无法使头部整体为 珠光体组织。
[0159] 此外，利用作为上述本发明的第2实施方式的图7所示的钢轨的制造装置，将在 奥氏体区温度乳制成钢轨形状的钢材强制冷却。作为钢材，使用了碳的含量在0.70%~ 0. 85%的范围内的共析系珠光体。强制冷却从750°C开始，之后的冷却条件如以下的表2所 示。另外，预先决定强制冷却时间中的冷却介质的排出量，按照达到指定的冷却速度或升温 速度和冷却停止温度的方式来喷射冷却介质。需要说明的是，实施例106中的相变中的升 温速度（_〇. 5°C /秒）是指冷却速度0. 5°C /秒。另外，关于冷却停止温度，在第1冷却装 置中为头部的内部温度（自头顶面25_的深度），在第2冷却装置中为头顶部的表面温度。 冷却结束后，用冷却床通过自然冷却而冷却至常温。从冷却后的钢轨采集样品，实施了组织 观察和硬度试验（实施例101~117和比较例101~109)。作为代表值，将自头顶部起向 铅直方向的表层（2_深度的位置）的组织和内部（25. 4_深度的位置）的布氏硬度同时 记于表2。
[0160]【表2】
[0161]
[0162] 如表2所示，确认到：通过本发明的方法能够以高生产率制造内部也为高硬度的 钢轨。
[0163] 工业实用性
[0164] 根据本发明，可以提供一种钢轨的制造方法和制造装置，其中，不增加冷却时间， 表层为高硬度的珠光体组织，从钢轨的头部表面至中心部的整个头部能够得到高硬度。
[0165] 符号的说明
[0166] 1钢轨的制造装置
[0167] 2冷却装置（第1冷却装置）
[0168] 3第2冷却装置
[0169] 4乳钢机
[0170] 5切断机
[0171] 6冷却床
[0172] 10 钢轨
[0173] 11 头部
[0174] 111头顶面
[0175] 113头侧面
[0176] 115头侧面
[0177] 13 脚部
[0178] 15 腹部
[0179] 31、33冷却头（第1头部冷却头）
[0180] 331、332冷却头（第2头部冷却头）
[0181 ] 391头部温度计（弟1头部温度计）
[0182] 395头部温度计（第2头部温度计）
[0183] 40控制体系
[0184] 43控制部
[0185] 43a温度监视部
[0186] 43b冷却速度控制部
[0187] 44存储部
[0188] 50控制部
[0189] 51温度监视部
[0190] 53冷却速度控制部
【主权项】
1. 一种钢轨的制造方法，其是对高温钢轨的至少头部进行强制冷却的钢轨的制造方 法，所述高温钢轨以奥氏体区温度以上进行了热乳或者被加热至奥氏体区温度以上，其特 征在于， 所述强制冷却开始后的10秒内，按照所述头部表面的冷却速度为l°c /秒以上20°C / 秒以下的方式进行所述强制冷却， 所述强制冷却开始后经过10秒后至所述头部表面开始发生相变放热为止的期间，按 照所述头部表面的冷却速度为rc /秒以上5°c /秒以下的方式进行所述强制冷却， 将所述相变放热开始至相变放热结束为止的期间作为相变中，该相变中，按照所述头 部表面的冷却速度小于rc /秒或升温速度为5°c /秒以下的方式进行所述强制冷却， 所述相变放热结束后至所述头部表面的温度达到450°c以下为止的期间，按照所述头 部表面的冷却速度为1°C /秒以上20°C /秒以下的方式进行所述强制冷却。2. 如权利要求1所述的钢轨的制造方法，其特征在于，所述强制冷却使用第1冷却装 置和第2冷却装置进行，从所述强制冷却开始至所述相变放热结束后，在所述钢轨的头部 的内部的温度为550°C以上650°C以下的期间使用所述第1冷却装置进行所述强制冷却，接 着，使用所述第2冷却装置按照所述钢轨的头部表面的冷却速度为2°C /秒以上20°C /秒 以下的方式进行强制冷却，直至所述头部表面的温度达到450°C以下为止。3. 如权利要求2所述的钢轨的制造方法，其特征在于，将在所述第1冷却装置中被强制 冷却的所述钢轨搬运至冷却床的期间，利用所述第2冷却装置进行强制冷却。4. 如权利要求2或3所述的钢轨的制造方法，其特征在于，在所述第1冷却装置中使用 空气或喷雾将所述钢轨强制冷却，在所述第2冷却装置中使用喷雾或水将所述钢轨强制冷 却。5. 如权利要求2~4任一项所述的钢轨的制造方法，其特征在于，在所述第2冷却装置 中，向一个方向搬运所述钢轨，将所述钢轨强制冷却。6. -种钢轨的制造装置，其是对高温钢轨的至少头部进行强制冷却的钢轨的制造装 置，所述高温钢轨以奥氏体区温度以上进行了热乳或者被加热至奥氏体区温度以上，其特 征在于， 所述钢轨的制造装置具有：向钢轨的头部喷出冷却介质的头部冷却头、测定钢轨的头 部的表面温度的头部温度计、和调整冷却介质从所述头部冷却头的喷射的控制部， 所述控制部具备温度监视部，其对由强制冷却中的所述头部温度计得到的测定结果进 行监视， 此外，所述控制部具备冷却速度控制部，其中，所述强制冷却开始后的10秒内，按照所 述头部表面的冷却速度为rc /秒以上20°C /秒以下的方式调整冷却介质从所述头部冷 却头的喷射，基于由所述温度监视部得到的所述测定结果历程来判断相变放热的开始和结 束，同时，在相变放热开始至相变放热结束为止的期间，按照所述头部表面的冷却速度小于 rc /秒或升温速度为5°c /秒以下的方式调整冷却介质从所述头部冷却头的喷射，在所述 相变放热结束后至所述头部表面的温度达到450°C以下为止的期间，按照所述头部表面的 冷却速度为l°c /秒以上20°C /秒以下的方式调整冷却介质从所述头部冷却头的喷射。7. -种钢轨的制造装置，其是对高温钢轨的至少头部进行强制冷却的钢轨的制造装 置，所述高温钢轨以奥氏体区温度以上进行了热乳或者被加热至奥氏体区温度以上，其特 征在于， 所述钢轨的制造装置具有： 第1冷却装置，其具有向钢轨的头部喷出冷却介质的第1头部冷却头、和测定钢轨的头 部的表面温度的第1头部温度计； 第2冷却装置，其具有向钢轨的头部喷出冷却介质的第2头部冷却头、和测定钢轨的头 部的表面温度的第2头部温度计；和 控制部，其调整冷却介质从所述第1头部冷却头和所述第2头部冷却头的喷射， 所述控制部具备温度监视部，其对由强制冷却中的所述第1头部温度计和第2头部温 度计得到的测定结果进行监视， 此外，所述控制部具备冷却速度控制部，其中，所述强制冷却开始后的10秒内，按照所 述头部表面的冷却速度为1°C /秒以上20°C /秒以下的方式调整冷却介质从所述第1头部 冷却头的喷射，基于由所述温度监视部得到的所述第1头部温度计的测定结果历程来判断 相变放热的开始和结束，同时，在相变放热开始至相变放热结束为止的期间，按照所述头部 表面的冷却速度小于rc /秒或升温速度为5°C /秒以下的方式调整冷却介质从所述第1头 部冷却头的喷射，在所述相变放热结束后至所述钢轨的头部的内部的温度达到550°C以上 650°C以下为止的期间，按照所述头部表面的冷却速度为1°C /秒以上20°C /秒以下的方式 调整冷却介质从所述第1头部冷却头的喷射，在所述钢轨的头部的内部的温度达到550°C 以上650°C以下后，将钢轨搬运至第2冷却装置，对于在所述第1冷却装置中被强制冷却的 所述钢轨，按照该钢轨的头部表面的冷却速度为2°C /秒以上20°C /秒以下的方式，在该钢 轨的头部表面的温度达到450°C以下为止的期间调整冷却介质从所述第2头部冷却头的喷 射。8. 如权利要求7所述的钢轨的制造装置，其特征在于，已在所述第1冷却装置中被强制 冷却的所述钢轨被搬运至冷却床为止的期间，所述第2冷却装置进行所述强制冷却。9. 如权利要求7或8所述的钢轨的制造装置，其特征在于，所述第1冷却装置中，所述 冷却介质为空气或喷雾；所述第2冷却装置中，所述冷却介质为喷雾或水。
【专利摘要】本发明的钢轨的制造方法是对高温钢轨的至少头部进行强制冷却的钢轨的制造方法，所述高温钢轨以奥氏体区温度以上进行了热轧或者被加热至奥氏体区温度以上，其中，强制冷却开始后的10秒内，按照头部表面的冷却速度为1℃/秒以上20℃/秒以下的方式进行强制冷却，强制冷却开始后经过10秒后至头部表面开始发生相变放热为止的期间，按照头部表面的冷却速度为1℃/秒以上5℃/秒以下的方式进行强制冷却，将相变放热开始至相变放热结束为止的期间作为相变中，相变中，按照头部表面的冷却速度小于1℃/秒或升温速度为5℃/秒以下的方式进行强制冷却，相变放热结束后至钢轨的头部的表面温度达到450℃以下为止的期间，按照头部表面的冷却速度为1℃/秒以上20℃/秒以下的方式进行强制冷却。
【IPC分类】C21D9/04, C21D8/00, C21D1/18, C22C38/50, B21B45/02, C22C38/00, B21B1/085
【公开号】CN105074019
【申请号】CN201480017861
【发明人】奥城贤士, 福田启之, 木岛秀夫, 山口盛康
【申请人】杰富意钢铁株式会社
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年3月25日
【公告号】WO2014157198A1