鋼軌的製造方法及其製造設備的製作方法
2023-09-23 18:50:05 3
專利名稱：鋼軌的製造方法及其製造設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋼軌的製造方法及其製造設備，特別是涉及抑制端部彎曲的發生的效率良好的鋼軌的製造方法及其製造設備。
背景技術：
作為鋼軌的一般的製造方法，對鋼坯進行加熱，按照規定的形狀，對其進行熱軋，然後，通過熱軋鋸斷機，基本上按照產品長度進行切斷，接著，根據所需的機械特性，進行熱處理，或省略該熱處理工序，將其冷卻到常溫，根據需要，進行矯直，或省略該矯直工序，進行探傷，形狀等的規定的檢查，形成產品。
為了防止列車通過時產生的鋼軌端部的磨耗，通常，通過焊接方式將幾根鋼軌接合，然後鋪設。此時，如果焊接面稍有錯位，由於磨耗增加，故嚴格地要求使鋼軌的端面之間接合時的錯位儘可能的小。比如，在JIS E1101中規定，針對每1.5m的長度，普通的鋼軌中的，50kgN的鋼軌的端部彎曲的允許值在左右和上方為1.0mm以內，在下方為0.3mm以內。另外，對於近年需求量增加的高速鐵路用，重載鐵道用鋼軌，要求進一步減小端部彎曲度。另外，在最近，在US5018666號，US5419387號文獻等中，公開了通過連續鑄造，將500英尺以上的超長鋼軌一次性地製造成產品的技術，但是在實際的製造中，難以實現。
然而，在連續工藝的鋼軌製造中，鋼軌端部是軋制、矯直非常難於進行的部位，在軋制工序中，難於在鋼軌前端和末端的一定長度範圍內，獲得規定尺寸精度。另外，在必須進行矯直處理的場合，在將多個輥交錯地設置的輥式矯直機中，相當於2個輥間距的量的，約1～2mm的範圍內的端部為未矯直部的所謂死區，基本上不能夠期待有矯直的效果。
在這樣的狀況，為了滿足上述這樣的端面彎曲的基準，將鋼軌端部的相當大的長度切除，在即使這樣仍無法滿足基準的情況下，通常進行壓力矯直。但是，切除長度越大，成本越高，產品合格率越低。另外，由於在鋼軌的切斷，施壓過程中，花費作業時間，故如果將這些工序組合到連續工序中，則形成難關(ネツク)工序，另一方面，如果形成離線工序，則生產性降低。特別是，如果冷軋鋸斷機以高速進行切斷，由於產生高熱量，僅僅對切斷端部產生熱影響，硬度等性能發生較大變化，故必須採用限制切斷速度，不產生高溫的特殊裝置。
另外，壓力矯直具有下述問題，即，非常難於滿足微小的尺寸精度，不能夠應對今後規格更加嚴格的情況。
本發明的內容本發明是為了解決以上這樣的已有技術的問題而提出的，本發明提供可使直至形成產品時的一系列的工序實現串接，可提高生產性和產品合格率的鋼軌的製造方法和製造設備。
用於解決上述課題的本發明的主要內容如下所述。
(1)一種鋼軌的製造方法，其特徵在於，依照實質上的軋制長度，將已進行了熱軋的鋼軌冷卻到常溫，然後，通過至少3臺冷軋鋸斷機，同時按照規定長度對其進行切斷。
(2)根據上述(1)所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，進行下述熱處理，即，以1～10℃/sec的冷卻速度，從奧氏體區域以上的溫度，對熱軋後的鋼軌的至少頭部加速冷卻。
(3)根據上述(1)或(2)所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，熱軋後的鋼軌的長度在100～200m的範圍內。
(4)根據上述(1)～(3)中的任何一項所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，在冷軋鋸斷機的切斷之前，進行矯直，或省略該矯直，並進行檢查。
(5)根據上述(4)所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，將通過冷軋鋸斷機矯直的部分切斷。
(6)根據上述(1)～(5)中的任何一項所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，通過至少3臺冷軋鋸斷機，將軋制長度的一部分切製成產品長度，通過設置於後段的至少2臺冷軋鋸斷機，按照產品長度對剩餘部分進行切斷。
(7)一種鋼軌的製造設備，其特徵在於，其包括運送臺和至少3臺冷軋鋸斷機，該運送臺可使，依照實質上的軋制長度冷卻到常溫的鋼軌，沿軋制方向和/或與軋制方向垂直的方向移動，該至少3臺冷軋鋸斷機並排地設置於該運送臺上。
(8)根據上述(7)所述的鋼軌製造設備，其特徵在於，1臺以上冷軋鋸斷機的位置固定，其它的冷軋鋸斷機可沿運送臺移動。
(9)根據上述(7)或(8)所述的鋼軌製造設備，其特徵在於，在軋制後，或在熱處理後，將鋼軌冷卻到常溫的冷卻臺、輥式矯直機、檢查裝置、以及運送臺和冷軋鋸斷機保持連續。
(10)根據(7)～(9)中的任何一項所述的鋼軌製造設備，其特徵在於，在上述運送臺的，上述冷軋鋸斷機的後段上，還將2臺以上的冷軋鋸斷機並排地放置該運送臺上。
(11)根據上述(7)～(10)中的任何一項所述的鋼軌製造設備，其特徵在於，冷軋鋸斷機的臺數要在根據軋制長度而獲得的產品數量加上1而獲得的數量以上。
(12)根據上述(7)～(11)中的任何一項所述的製造設備，其特徵在於，在至少1臺以上的冷軋鋸斷機附近，並設有衝孔機。
附圖的簡要說明
圖1為表示本發明的鋼軌製造設備的1個實施例的示意圖；圖2為表示本發明的冷軋鋸斷機的另一實施例的示意圖；
圖3為表示本發明的冷軋鋸斷機的還一實施例的示意圖。
用於實現本發明的優選實施形式下面根據附圖所示的實施例，對本發明進行具體描述。
圖1表示本發明的鋼軌製造設備布置的1個實例。通過加熱爐1，將包括規定的成分的鋼坯加熱到約1300℃，然後，通過多個可逆式，或串列式熱軋機2，使其成形為截面呈鋼軌的形狀。按照本發明，在連續的軋制長度的狀態，在冷卻臺5上，將上述已成形的鋼軌冷卻到常溫。
另外，在上述冷卻臺5上，將該已成形的鋼軌冷卻到常溫之前，在必須進行用於提高至少鋼軌頭部的耐磨性、韌性的熱處理的場合，通過設置於軋鋼機2的下遊側的熱處理裝置4，事先對其進行熱處理。該熱處理通過公知的方法，從熱軋後的奧氏體區域以上的溫度，以1～10℃/sec的冷卻速度對其進行冷卻。也可在冷卻開始溫度較低的場合，先於冷卻，進行加熱。從適當地保證冷卻速度的方面來說，冷卻方法最好採用吹空氣等的氣體，霧的方式。
另外，由於具有下述的情況，即，在軋制過後的鋼軌兩端部，容易產生未軋制部，或較大的彎曲，對此後的運送，矯直等造成妨礙，故可通過設置於軋鋼機2和熱處理裝置4之間的熱軋鋸斷機3，將軋制後的鋼軌端部的一定長度切除。雖然軋制後的鋼軌長度根據生產能力，設備類型而確定，但是從抑制前端和末端的溫度差造成的品質差異的目的來說，最好在100～200m的範圍內，採用添加該尺寸的程度的切斷餘量的長度。
冷卻臺5包括照原樣放置較長尺寸的鋼軌的空間，但是，按照彎曲、或殘餘應力的值，根據需要，通過垂直方向和水平方向的各1臺而設置的輥式矯直機6，對在這裡冷卻到常溫的軋制長度的鋼軌進行矯直，然後，在檢查裝置7中，進行缺陷、尺寸等的品質檢查，最後，在運送臺9上，通過冷軋鋸斷機8，按照規定的出廠(產品)長度進行切斷。該冷卻臺、輥式矯直機、檢查裝置、運送臺和冷軋鋸斷機被連續地設置，實現串聯。另外，如果冷卻到常溫的鋼軌彎曲度等在允許範圍內，則不必進行特別的矯直。本發明的最大特徵在於，在切斷時，將多個冷軋鋸斷機與運送臺保持平行地設置，一次性地同時在多個部位進行切斷，另外，在材料經過矯直機的場合，上述由冷軋鋸斷機所切斷的部分是在已矯直的部分被切斷的。由於通過在象這樣矯直的部分進行切斷，可在端部，將未矯直部完全切除，故與在中間部進行切斷的場合同樣，可獲得幾乎不產生端部彎曲的鋼軌。
冷軋鋸斷機8採用至少3臺以上同時進行切斷的作業方案。最好，可設置根據軋制長度獲得的產品個數加1個而得到的數量以上的臺數，即，可設置能夠1次性地將兩端部與中間部全部切斷的臺數。比如，軋制長度為200m，由此要獲得8根通常採用的25m的鋼軌，可設置9臺冷軋切斷機。
冷軋切斷機8按照並列的方式設置於運送臺9上，且配置成彼此之間的間距與產品長度相同。如果產品長度在平時是一定的，則可固定全部的冷軋鋸斷機，雖然可以在傳送鋼軌的同時，將其切斷，但是，在訂購長度不一定固定的場合，最好將作為基準的1臺以上的，比如，一端、或兩端的鋸斷機固定，其它的鋸斷機可根據所需的長度，沿鋼軌長度方向自由地移動。
另外，雖然具有為了連接，而在鋼軌的端部中心部開設孔的情況，但是，如果將此目的的衝孔機與冷軋鋸斷機並設，在切斷的同時進行開孔，則還可使作業效率提高。
按照產品長度切斷的鋼軌，可通過運送臺9，沿軋制方向、或與該軋制方向相垂直的方向移動，並將其疊置於適合的產品放置的地點，或者直接疊置於輸送機構上，將其運出廠。
此外，雖然圖1給出將全部的冷軋鋸斷機排成一排的組成實例，但是，也可象圖2，或圖3所示的那樣，冷軋鋸斷機採用2段的方案，在前段，將軋制長度的一部分按照產品長度切斷，通過設置於後段的至少2臺冷軋鋸斷機，按照產品長度將剩餘部分切斷。這樣的方案在比如，在按照比普通尺寸短地切斷等的情況下，可適當地縮短切斷程序。或者，在沒有充分的空間的情況下進行設備布置是有效的。
由於採用以上的鋼軌製造設備，故即使在不增加去掉長度的總值的情況下，仍可使鋼軌端部的彎曲度非常小。即，雖然在過去的熱軋鋸斷，及其後的熱處理，冷卻中，會產生彎曲，其中，在端部，會殘留有彎曲，但是按照本發明的方法，由於可在鋼軌中間部，通過軋制，以及進一步的矯直，可以較容易地獲得直線性，故可通過在冷卻後，在中間部進行切斷，而使端部彎曲度非常小。此外，不必將此部分的切除，而且，也不需要採用壓力等方式進行矯直。
另外，在從軋制長度的兩端側獲得的鋼軌中，雖然一側的端部彎曲度仍較大，但是可通過只將此部分足夠長度的切頭去除，即可避免彎曲的殘餘。即使進行這樣的處理，切除數量也僅僅為軋制後的兩端部的2個部位，故與已有技術相比較，去除數量為幾分之1。因此，即使在充分地增加切除長度的情況下，仍可將因產品合格率低下而對成本的造成的影響抑制在較低程度。
實施例作為本發明的實例，從大於奧氏體區域以上的溫度，連續地以2℃/sec的速度，將進行了加熱軋制、並且除了未軋制部的153m的鋼軌，加速冷卻到約500℃，接著以放置冷卻方式，將其冷卻到常溫，然後，經過矯直機和檢查裝置，最後，由7臺冷軋鋸斷機，將兩端作為切頭，分別對其切斷去除1.5m，同時，按照產品長度，將其切斷，最終製成6根25m的鋼軌。
另外，作為比較實例，通過熱軋鋸斷機，將進行了加熱軋制、並去除了未軋制部的153m的鋼軌，切斷成6根25.5m的鋼軌，接著，與本發明的實例相同，從奧氏體區域以上的溫度，以2℃/sec的速度，將其加速冷卻到約500℃，接著以放置冷卻的方式，將其冷卻到常溫，然後，經過矯直機和檢查裝置，最後，將兩端作為切頭，分別切除0.25m，最終製成6根25m的鋼軌。
通過以上的方法，在本發明的實例和比較實例中，分別各製造30根鋼軌，並測定垂直方向和水平方向的端部彎曲度。該彎曲度的絕對平均值列於表1中。另外，在本實例中，由於去除長度的總和在本發明的實例和比較實例中是相同的，故在比較實例中，未充分地消除端部彎曲，與該情況相對，本發明的實例與比較實例相比較，可抑制1/5左右的彎曲度。另外，若要將比較實例的端部彎曲度減小到與本發明的實例相同的程度，顯然，必須增加去除量。
表1
產業上的可利用性如上述那樣，通過採用本發明的鋼軌製造方法和設備，可大幅度地減小鋼軌的端部彎曲度，並且可取消離線的矯直作業。另外，可減小去除量，並可大幅度地降低成本。
權利要求
1.一種鋼軌的製造方法，其特徵在於，依照實質上的軋制長度，將已進行了熱軋的鋼軌冷卻到常溫，然後，通過至少3臺冷軋鋸斷機，同時按照規定長度對其進行切斷。
2.根據權利要求1所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，進行下述熱處理，即，以1～10℃/sec的冷卻速度，從奧氏體區域以上的溫度，對熱軋後的鋼軌的至少頭部加速冷卻。
3.根據權利要求1或2所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，熱軋後的鋼軌的長度在100～200m的範圍內。
4.根據權利要求1～3中的任何一項所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，在冷軋鋸斷機的切斷之前，進行矯直，或省略該矯直，並進行檢查。
5.根據權利要求4所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，將通過冷軋鋸斷機矯直的部分切斷。
6.根據權利要求1～5中的任何一項所述的鋼軌的製造方法，其特徵在於，通過至少3臺冷軋鋸斷機，將軋制長度的一部分切製成產品長度，通過設置於後段的至少2臺冷軋鋸斷機，按照產品長度對剩餘部分進行切斷。
7.一種鋼軌的製造設備，其特徵在於，其包括運送臺和至少3臺冷軋鋸斷機，該運送臺，可使依照實質上的軋制長度冷卻到常溫的鋼軌，沿軋制方向和/或與軋制方向垂直的方向移動，該至少3臺冷軋鋸斷機並排地設置於該運送臺上。
8.根據權利要求7所述的製造設備，其特徵在於，1臺以上冷軋鋸斷機的位置固定，其它的冷軋鋸斷機可沿運送臺移動。
9.根據權利要求7或8所述的製造設備，其特徵在於，在軋制後，或在熱處理後，將鋼軌冷卻到常溫的冷卻臺、輥式矯直機、檢查裝置、以及運送臺和冷軋鋸斷機保持連續。
10.根據權利要求7～9中的任何一項所述的鋼軌製造設備，其特徵在於，在上述運送臺的，上述冷軋鋸斷機的後段上，還將2臺以上的冷軋鋸斷機並排地放置該運送臺上。
11.根據權利要求7～10中的任何一項所述的鋼軌製造設備，其特徵在於冷軋鋸斷機的臺數要在根據軋制長度而獲得的產品數量加上1而獲得的數量以上。
12.根據權利要求7～11中的任何一項所述的鋼軌製造設備，其特徵在於，在至少1臺以上的冷軋鋸斷機附近，並設有衝孔機。
全文摘要
本發明的目的在於提供可有效地減小鋼軌端部的彎曲度，並且可減小去除量的鋼軌的製造方法和製造設備，該製造方法的特徵在於，根據實質上的軋制長度，將進行了熱軋的鋼軌冷卻到常溫後，由至少3臺冷軋鋸斷機，按照規定長度同時將其切斷。另外，該鋼軌的製造設備的特徵在於其包括運送臺和至少3臺冷軋鋸斷機，該運送臺可使依照實質上的軋制長度冷卻到常溫的鋼軌，沿軋制方向和/或與軋制方向垂直的方向移動，該至少3臺冷軋鋸斷機並排地設置於該運送臺上。
文檔編號B21B45/02GK1463213SQ02801965
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月30日 優先權日2001年5月30日
發明者小野寺紀昭, 芝田雅文, 三輪徵紀, 藤田和夫 申請人:新日本制鐵株式會社