(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延されたレールの頭部および足部を強制冷却するレールの冷却方法であって、
前記頭部に対する前記強制冷却開始時の前記頭部の冷却開始温度、前記頭部に対する前記強制冷却終了時の前記頭部の冷却終了温度、前記足部に対する前記強制冷却開始時の前記足部の冷却開始温度、および前記足部に対する前記強制冷却終了時の前記足部の冷却終了温度の各温度と、前記強制冷却の後前記レールが常温となったときの前記レールの反り量との関係に基づき、前記常温時の前記レールの反り量が許容範囲内となる前記各温度の目標値または目標値範囲を算出し、
前記目標値または前記目標値範囲に従って冷却条件を設定し、前記頭部および前記足部の強制冷却を行うことを特徴とする前記レールの冷却方法。
【請求項２】
前記頭部および前記足部の冷却時における前記各温度の実績値を取得し、
前記実績値が前記目標値と異なる場合または前記目標値範囲外の場合に、前記各温度が前記目標値と一致または前記目標値範囲内となるように前記冷却条件を修正して前記頭部および前記足部の強制冷却を行うことを特徴とする請求項１に記載の前記レールの冷却方法。
【請求項３】
前記取得した実績値が前記目標値と異なる場合または前記目標値範囲外の場合に、前記各温度と前記反り量との関係に基づいて前記各温度のうちの少なくともひとつについて、目標値または目標値範囲を再度算出し、前記各温度が前記再度算出した前記目標値と一致または前記目標値範囲内となるように前記冷却条件を修正することを特徴とする請求項２に記載の前記レールの冷却方法。
【請求項４】
前記各温度と前記反り量との前記関係は１次式で表されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の前記レールの冷却方法。
【請求項５】
前記頭部および前記足部の強制冷却は所定の冷却媒体を用いて行い、
前記冷却条件は、少なくとも前記足部の冷却時間および／または前記足部の冷却に用いる冷却媒体量であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の前記レールの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延されたレールの頭部および足部を強制冷却するレールの冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延後のオーステナイト域温度以上の高温のレールは、レール頭部に求められる硬度（硬さ）等の所望の品質を確保するための熱処理として強制冷却、すなわち、冷媒をレールに噴射しながら冷却されることがある。この熱処理のための強制冷却（以下、熱処理冷却とも言う）は、通常、レール頭部の組織がオーステナイトからパーライトやベイナイトに完全に変態するまで行われ、冷却停止温度は４００℃〜５００℃程度である。このレールの熱処理冷却は、通常、レールを正立させた状態で頭部側と足部側の両方から行われる。頭部に対する熱処理冷却は、上記のように硬度等の品質を確保するためのものである。一方で、足部に対する熱処理冷却は、頭部と足部の温度差に起因して発生する熱応力によるレールの上下方向の反りを防止するためのものである。【０００３】
ここで、レール頭部の品質を確保しつつ、反りの少ないレールを得るための技術としては、種々の開示がある。例えば、特許文献１には、レール頭部については材質上の目標を満足する噴射量で冷媒を噴射しながら冷却し、レール足部については、レールの湾曲形状を矯正する冷媒噴射量に調整しながら冷却する手法が開示されている。また、特許文献２には、頭部の冷却開始よりも先に足部の冷却を開始する手法が開示されている。また、特許文献３では、頭部と足部の冷却を同時に開始するが、足部の冷却と比べて頭部の冷却を強くして反りを小さくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−６０８２７号公報
【特許文献２】特開平１０−１３０７３０号公報
【特許文献３】特開２００５−２９０４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した熱間圧延後のレールの反りは、熱処理冷却中だけでなく、その後常温となるまでの間にも発生する。しかしながら、上記した特許文献１〜３の技術では、必ずしも熱処理冷却後の常温となるまでの間に発生する反りを想定していないため、常温となったときの最終的なレールの反りを抑制できない場合があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レールが常温となったときの反りを確実に抑制することができるレールの冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるレールの冷却方法は、熱間圧延されたレールの頭部および足部を強制冷却するレールの冷却方法であって、前記頭部に対する前記強制冷却開始時の前記頭部の冷却開始温度、前記頭部に対する前記強制冷却終了時の前記頭部の冷却終了温度、前記足部に対する前記強制冷却開始時の前記足部の冷却開始温度、および前記足部に対する前記強制冷却終了時の前記足部の冷却終了温度の各温度と、前記強制冷却の後前記レールが常温となったときの前記レールの反り量との関係に基づき、前記常温時の前記レールの反り量が許容範囲内となる前記各温度の目標値または目標値範囲を算出し、前記目標値または前記目標値範囲に従って冷却条件を設定し、前記頭部および前記足部の強制冷却を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のレールの冷却方法は、レールが常温となったときの反りを確実に抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、レールの製造ラインの要部構成を示す図である。
【図２】図２は、強制冷却装置の構成を説明する概略断面図である。
【図３】図３は、強制冷却装置の主要な制御系の構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、レールの製品長での反り量を説明する図である。
【図５】図５は、強制冷却中のレールの温度の遷移曲線を示す図である。
【図６】図６は、実績反り量と予測反り量との関係を示す図である。
【図７】図７は、強制冷却の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明のレールの冷却方法を実施するための形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１１】
（実施の形態）
図１は、本実施の形態のレールの冷却方法を適用するレールの製造ライン１の要部構成を示す図である。図１に示すように、レールの製造ライン１は、仕上圧延機２、ホットソー（熱間鋸断機）３、強制冷却装置４（以下、熱処理装置４とも言う）、冷却床５等を含み、レール（鉄道用レール）の製造を行う。このレールの製造ライン１において、仕上圧延機２には、前段での処理を終えたレールが搬送され、レールは、この仕上圧延機２で製品断面形状に圧延される。そして、レールは、ホットソー３により先後端のクロップが切り落とされ、所定の長さに切断された後、熱処理装置４に搬送される。熱処理装置４は、熱間圧延後のレールに対して所望の品質等に応じた熱処理（強制冷却：以下単に冷却ともいう）を行うものである。レールは、この熱処理装置４によって熱処理冷却された後、冷却床５に搬送されて常温程度に冷却される。
【００１２】
図２は、熱処理装置４の構成を説明する概略断面図である。また、図３は、熱処理装置４の主要な制御系の構成例を示すブロック図である。この熱処理装置４には、熱間圧延後のレール１０が正立姿勢で処理位置まで搬送され、熱処理装置４は、レール１０の頭部１１と足部１３とをそれぞれ冷却する。
【００１３】
図２に示すように、熱処理装置４は、レール１０の頭部１１を冷却するためのものとして、頭頂冷却ヘッダー４１および頭側冷却ヘッダー４２を備え、レール１０の足部１３を冷却するものとして足部冷却ヘッダー４３を備える。
【００１４】
頭頂冷却ヘッダー４１、頭側冷却ヘッダー４２および足部冷却ヘッダー４３（以下、これらを包括して適宜「冷却ヘッダー４１，４２，４３」と呼ぶ。）は、それぞれ配管を介して冷却媒体源と接続され、不図示の複数のノズルから空気等の冷却媒体を噴射する。具体的には、頭頂冷却ヘッダー４１は、処理位置のレール１０の頭部１１上方にレール１０の長手方向に沿って配置され、図２中に矢印Ａ１１で示すように、頭部１１の頭頂面に向けて冷却媒体を噴射して頭部１１を冷却する。頭側冷却ヘッダー４２は、処理位置のレール１０の頭部１１両側方にレール１０の長手方向に沿って配置され、図２中に矢印Ａ１３で示すように、頭部１１の両側面に向けて冷却媒体を噴射して頭部１１を冷却する。また、足部冷却ヘッダー４３は、処理位置のレール１０の足部１３下方にレール１０の長手方向に沿って配置され、図２中に矢印Ａ１５で示すように、足部１３の底面に向けて冷却媒体を噴射して足部１３を冷却する。
【００１５】
また、熱処理装置４は、処理位置に搬送されたレール１０の足部１３の両側方において、互いに対向する位置に一対のクランプ装置４５を備える。一対のクランプ装置４５は、処理位置のレール１０の足部１３を両側で狭持し、熱処理冷却中のレール１０が上下方向に移動しないようにその変位を拘束するものであり、例えば、処理位置のレール１０の足部１３の両側方において、レール１０の長手方向に沿って適所に複数組設置される。
【００１６】
また、熱処理装置４は、レール１０の頭部１１上方に設けられ、頭部１１の温度（より詳細には頭角部（ゲージコーナー部）の温度）を測定する頭部温度計４７と、レール１０の足部１３下方に設けられ、足部１３の温度を測定する足部温度計４９とを備える。これら頭部温度計４７および足部温度計４９は、図３に示すように、制御部７と接続されており、随時計測値を制御部７に出力する。
【００１７】
制御部７は、熱処理冷却中のレール１０の頭部１１および足部１３の温度を監視し、図５に示して後述する頭部１１の頭部冷却開始温度Ｔh0および頭部冷却終了温度Ｔh1、足部１３の足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1が各々の目標値となるように冷却ヘッダー４１，４２，４３からの冷媒の噴射を制御する。
【００１８】
この制御部７は、レール１０の頭部１１および足部１３の温度を監視し、冷却ヘッダー４１，４２，４３の冷媒噴射を制御するのに必要な各種プログラムやデータ等が記憶される記憶部８と接続されている。記憶部８には、例えば、頭部冷却開始温度Ｔh0、頭部冷却終了温度Ｔh1、足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1の目標値や、過去の操業時における各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の実績値等が蓄積・記憶される。この記憶部８は、更新記憶可能なフラッシュメモリやＲＡＭといった各種ＩＣメモリ、ハードディスク、各種記憶媒体等の記憶装置によって実現される。この他、制御部７には、図示しないが、上記温度監視や冷却ヘッダー４１，４２，４３の冷媒の噴射制御等に必要な情報を入力するための入力装置や、熱処理冷却中のレール１０の頭部１１および足部１３の温度等をモニタ表示するための表示装置等が適宜接続されている。
【００１９】
そして、制御部７は、図３に示すように、その主要な機能部として、目標温度算出部７１と、冷却条件設定部７３と、冷却条件修正部７５と、冷却ヘッダー制御部７７とを含む。
【００２０】
目標温度算出部７１は、頭部冷却開始温度Ｔh0、頭部冷却終了温度Ｔh1、足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1の目標値を算出する。冷却条件設定部７３は、算出した各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値をもとに、冷却条件として、例えば各冷却ヘッダー４１，４２，４３の冷却時間、あるいは各冷却ヘッダー４１，４２，４３から噴射する冷却媒体（空気）の風量を設定する。冷却条件修正部７５は、操業中に取得される各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の実績値をもとに冷却条件を修正する。冷却ヘッダー制御部７７は、冷却条件設定部７３または冷却条件修正部７５によって設定・修正された冷却条件に従って各冷却ヘッダー４１，４２，４３の冷媒の噴射を制御する。
【００２１】
上記したように、熱間圧延後のレール１０は、熱処理装置４にて熱処理冷却された後、最終的には、冷却床５にて常温まで冷却されるが、この冷却過程でレール１０の上下方向への曲がり（反り）が発生する場合がある。このレール１０の反りは、熱処理装置４での熱処理冷却中だけでなく、冷却床５に保管されている間、すなわち、レール１０が熱処理冷却直後の温度域から常温となるまでの間にも発生する。図４は、レール１０の製品長での反り量δを説明する図である。本実施の形態では、図４中に一点鎖線で示すレール１０の両端の頭頂面を結ぶ直線からのレール１０の頭頂面の最大上昇量または最大下降量、あるいは、レール１０の両端の底面を結ぶ直線（図示省略）からレール１０の底面の最大上昇量または最大下降量をレール１０の反り量δと定義し、上昇量を負の値、下降量を正の値で表す。
【００２２】
図５は、熱処理冷却中のレール１０の表面温度（以下単に温度という）の遷移曲線を示す図であり、頭部１１の温度変化を太線で示し、足部１３の温度変化を細線で示している。本例では、先ず、足部冷却ヘッダー４３から冷媒を噴射して足部１３の冷却を先に開始し、その１５秒後を頭部１１の冷却開始タイミングとして頭頂冷却ヘッダー４１および頭側冷却ヘッダー４２から冷媒を噴射して、頭部１１の冷却を開始している。そして、足部１３の冷却開始タイミングから１３５秒後を頭部１１および足部１３の冷却終了タイミングとし、各冷却ヘッダー４１，４２，４３からの冷媒噴射を停止して頭部１１および足部１３の冷却を同時に終了している。
【００２３】
この熱処理冷却中のレール１０の頭部１１の温度は、図５に示すように、頭部１１の冷却開始タイミング（１５秒）での頭部１１の温度である頭部冷却開始温度Ｔh0から漸次低下し、途中変態発熱により一旦上昇した後、頭部冷却終了タイミング（１３５秒）での頭部１１の温度である頭部冷却終了温度Ｔh1まで低下する。その後の温度は、復熱作用で一旦上昇した後、常温まで低下する。足部１３の温度も同様で、熱処理冷却中のレール１０の足部１３の温度は、足部１３の冷却開始タイミング（０秒）での足部１３の温度である足部冷却開始温度Ｔf0から、足部１３の冷却終了タイミング（１３５秒）での足部１３の温度である足部冷却終了温度Ｔf1まで低下し、その後常温まで低下する。
【００２４】
ここで、本発明の発明者等は、冷却条件を変えて熱処理冷却を行い、その後レール１０が常温となったときの常温での反り量δを検証した結果、熱処理冷却時のレール１０の頭部冷却開始温度Ｔh0、頭部冷却終了温度Ｔh1、足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1と、レール１０の常温での反り量δとの間に関連性を見出した。
【００２５】
すなわち、常温での反り量δが、各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1を用いた数式、具体的な例としては、各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1を用いた回帰計算を行って得た次式（１）に示す回帰式によって表されることがわかった。次式（１）において、定数の値は、−１２５４である。なお、各係数および定数の値は一例であって、レール材等各種条件に応じて算出されるものである。本例では、長さ２５ｍのレール材（１３６ポンド／ヤード）を用いた。また、式の形についても、適宜設定できる。
常温での反り量δ＝−１．０６Ｔh0＋４．０２Ｔh1
＋２．５９Ｔf0−２．８６Ｔf1＋定数  ・・・（１）
【００２６】
図６は、実績反り量δ（ｍｍ）と予測反り量δ（ｍｍ）との関係を示す図である。ここで、実績反り量δは、常温となったときに測定した実際のレール１０の反り量δである。予測反り量δは、該当する熱処理時の各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の実績値を上記式（１）に代入して得た回帰値である。図６に示すように、実績反り量δと予測反り量δとの関係は、非常に高い相関を示している。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、上記式（１）のような関係式を用い、常温での反り量δが０となる理想的な各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値を算出し、熱処理冷却中の頭部１１および足部１３の各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1が算出した目標値となるように冷却条件を設定・修正してその冷媒の噴射を制御することで、常温となったときのレール１０の最終的な反りを抑制する。
【００２８】
図７は、熱処理装置４によって実現される熱処理の手順を示すフローチャートである。熱処理装置４は、図７の各工程を行うことで、レールの冷却方法を実施する。
【００２９】
図７に示すように、先ず、目標温度算出部７１が、頭部冷却開始温度Ｔh0、頭部冷却終了温度Ｔh1、足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1の目標値を算出する（ステップＳ１）。具体的には、目標温度算出部７１は、上記式（１）のような関係式を参照して、常温での反り量δが０になるように各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値を算出する。
【００３０】
ここで、各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値の算出にあたっては、以下のような制約条件を設けておく。
【００３１】
頭部冷却開始温度Ｔh0の目標値、足部冷却開始温度Ｔf0の目標値については、実際のラインで熱処理装置４にレールを投入した場合に実現し得る値としておく必要がある。例えば、それまでの操業経験からはあり得ない程の高い温度を設定しても実現は不可能であるので、操業実績を踏まえてＴh0、Ｔf0の上限値を設定しておく。また、頭部冷却開始温度Ｔh0の目標値についてはレールの頭部に必要な硬度を付与することが可能な下限温度以上とする、具体的には頭部がオーステナイト域となる温度とする必要がある。
【００３２】
頭部冷却終了温度Ｔh1の目標値は、硬度等の頭部１１に求められる品質を確保するため、頭部１１に変態を完了させることが可能な温度として設定しなければならない。したがって、変態を完了させる観点から頭部冷却終了温度Ｔh1の目標値に上限値を設けておく。また、頭部冷却終了温度Ｔh1や足部冷却終了温度Ｔf1の目標値としてあまりに低い値が設定されると、強制冷却装置（熱処理装置）での処理時間が必要以上に長くなるため、これらＴh1、Ｔf1の目標値にも下限値を設けておくことが好ましい。
【００３３】
以上説明した制約条件を満足し、かつ、上記式（１）のような関係式からδ＝０となるＴh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の値を算出し、これを目標値として設定する。
【００３４】
また、レール１０の頭部１１に対する熱処理冷却は、上記したように、硬度等の頭部１１に求められる品質を確保するため、レール１０が完全に変態するまで行われる。このため、頭部１１に関しては、目的の品質を確保するのに必要な熱処理冷却時の温度域や冷却時間（冷却速度）が決まっている。一方で、足部１３に対する熱処理冷却は、頭部１１と足部１３の温度差に起因して発生する熱応力によるレール１０の反りを防止するためのものであるため、反りの発生が許容範囲内に抑制できれば、ある程度冷却条件の調整が可能である。このため、本実施の形態では、目標温度算出部７１は、常温での反り量δが０になるべく近づくように足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1の値を調整することで、各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値を算出する。なお、ここでの反りの許容範囲は、当該レールの製造プロセスや適用用途に応じて決めることができる。例として、製品として許容されている反りの公差範囲を許容範囲とするケースや、あるいは、製造プロセスとして熱処理冷却後に、オンラインで当該レールをローラー矯正する場合は、ローラー矯正による反りの修正効果を加味して、許容範囲を決めるケースがある。
【００３５】
続いて、冷却条件設定部７３が、ステップＳ１で算出した各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値をもとに冷却条件を設定する（ステップＳ３）。ここでの処理においても、頭部１１の冷却条件については、ステップＳ１と同様の理由で前述の熱処理冷却時の温度域および冷却時間を実現可能に設定する必要があるため、本実施の形態では、冷却条件設定部７３は、足部１３の冷却条件、具体的には、足部冷却ヘッダー４３の冷却開始・終了タイミングおよび／または足部冷却ヘッダー４３から噴射する冷却媒体の風量を冷却条件として設定する。
【００３６】
例えば、冷却開始・終了タイミングを設定する場合であれば、過去の操業実績等をもとに、頭部１１の熱処理冷却と並行して足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1が目標値となるよう冷却開始・終了タイミングを設定する。冷却媒体の風量を設定する場合も同様に、過去の操業実績をもとに決定でき、温度Ｔf0，Ｔf1が目標値となるように冷却媒体の風量を設定すればよい。なお、ここでの処理は、熱処理冷却時の各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の実績値がステップＳ１で算出した各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値となるように冷却条件が設定できればよく、冷却開始・終了タイミングと冷却媒体の風量の両方を調整して設定するようにしてもよい。
【００３７】
その後、熱処理装置４はレール１０の熱処理冷却を開始するが、このとき、冷却ヘッダー制御部７７が、設定した冷却条件に従って各冷却ヘッダー４１，４２，４３の冷媒の噴射を制御する（ステップＳ５）。以上のようにして熱処理を開始した後は、制御部７が頭部温度計４７および足部温度計４９から随時入力される頭部１１および足部１３の温度を監視しており、熱処理装置４は、各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の実績値がステップＳ１で設定した目標値と一致している間は（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、仕上圧延機２から搬送されるレール１０を順次処理対象として熱処理冷却を繰り返す。
【００３８】
一方で、各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の実績値が目標値と一致していない場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、冷却条件修正部７５が、冷却条件を修正する（ステップＳ９）。ここでは、足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1が目標値と一致していない場合を主に想定している。具体的には、冷却条件修正部７５は、一致していないと判断した温度Ｔf0，Ｔf1について目標値と実績値の温度差を求め、求めた温度差に応じて足部１３の冷却条件を修正する。例えば、冷却開始タイミングを修正対象とする場合、足部冷却開始温度Ｔf0の実績値が目標値よりも低温であった場合には、冷却開始タイミングを前にずらして実績値を目標値に合わせる。より具体的には、図５に例示した足部冷却開始温度Ｔf0について、実績値が目標値よりも低い場合であれば、当初の足部１３の冷却開始タイミング（０秒）よりもその目標値と実績値との温度差に応じた時間分手前のタイミングを足部１３の冷却開始タイミングとして修正する。温度差に応じた時間は、過去の操業実績等に基づき決定すればよい。
【００３９】
なお、冷却条件の修正方法はこれに限定されるものではない。例えば、上記式（１）を用いて常温での反り量δが０になるような各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値を再度算出し、算出した目標値をもとに、ステップＳ３と同様の要領で冷却条件を新たに設定することで修正してもよい。
【００４０】
そして、その後の熱処理冷却では、冷却ヘッダー制御部７７が、修正した冷却条件に従って各冷却ヘッダー４１，４２，４３の冷媒の噴射を制御する（ステップＳ１１）。以上の処理を、操業を終了するまでの間（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ７に戻って繰り返し行う。
【００４１】
（実施例）
図７の処理手順に従って熱処理冷却を行い、常温での反り量δを検証した。用いたレール材は、長さ２５ｍのレール材（１３６ポンド／ヤード）とした。本レール材では、通常、仕上圧延機２での熱間圧延後の温度を９００℃、頭部冷却開始温度Ｔh0を７２０℃、頭部冷却終了温度Ｔh1を４２０℃程度としている。そこで、頭部冷却開始温度Ｔh0の目標値を７２０℃、頭部冷却終了温度Ｔh1の目標値を４２０℃とし、上記式（１）を用いて、足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1の目標値を算出し、温度Ｔf0＝６８０℃、温度Ｔf1＝５００℃とした。その後、レールの熱処理冷却を開始し、頭部および足部の温度を監視したところ、ある時点で足部冷却開始温度Ｔf0の実績値が６６０℃と目標値よりも低くなった。このとき、頭部冷却開始温度Ｔh0および頭部冷却終了温度Ｔh1の実績値は目標値とほぼ一致していた。
【００４２】
そこで、適合例１として、足部１３の冷却開始タイミングを１０秒早めることで、足部冷却開始温度Ｔf0が目標値である６８０℃となるように足部冷却ヘッダー４３の冷媒噴射を制御した。
【００４３】
また、適合例２では、足部冷却開始温度Ｔf0の目標値を実績値である６６０℃に変更し、上記式（１）に従って常温での反り量δが０となるように足部冷却終了温度Ｔf1の目標値を４８２℃として再度算出した。そして、得られた新たな目標値＝４８２℃と当初の目標値＝５００℃の温度差に応じて足部冷却ヘッダー４３からの冷却媒体の風量を増やすことで、足部冷却終了温度Ｔf1が新たな目標値＝４５０℃となるように足部冷却ヘッダー４３の冷媒噴射を制御した。
【００４４】
一方、比較例として、冷却条件を修正せずにそのまま熱処理冷却を続けた。ここでは、各例においてそれぞれ１０本のレール材について熱処理冷却を続け、各レールが常温となったときの反り量δをそれぞれ測定した。
【００４５】
この結果、適合例１，２ともに常温での反り量δが±１５ｍｍ以内であった。本レール材では、±２０ｍｍ以内が反り量δの許容範囲とされており、許容範囲内に収まり良好であった。一方、比較例では、−５０ｍ〜−７０ｍｍの下反りが測定され、常温での反り量δは許容範囲外となった。なお、このように常温での反り量δが許容範囲外となったレールに対しては、レールの反りを矯正するためのプレス矯正処理の工程が必要となる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、予め定めた熱処理冷却時のレール１０の頭部冷却開始温度Ｔh0、頭部冷却終了温度Ｔh1、足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1と、レール１０の常温での反り量δとの関係（例えば上記式（１））に従い、常温での反り量δが０となる理想的な各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値を算出することができる。そして、熱処理冷却中の頭部１１および足部１３の各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1が算出した目標値となるように、冷却条件を設定してレールの頭部および足部を冷却することができる。また、操業中、仮に各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の実績値が目標値から外れる事態が生じたとしても、各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1が目標値となるように冷却条件を修正することができる。したがって、レールが常温となったときの最終的な反りを確実に抑制することができる。これによれば、レールの反りを矯正するためのプレス矯正処理の工程が不要となり、生産性が向上するという効果もある。
【００４７】
なお、上記した実施の形態では、頭部冷却開始温度Ｔh0、頭部冷却終了温度Ｔh1、足部冷却開始温度Ｔf0および足部冷却終了温度Ｔf1の目標値を算出することとしたが、各温度Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1の目標値範囲を算出し、その実績値が目標値範囲内となるように冷却条件を修正するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記した実施の形態では、足部１３の冷却条件を設定・修正する場合について説明したが、頭部１１の冷却条件を設定・修正するようにしてもよい。例えば、頭部冷却開始温度Ｔh0や頭部冷却終了温度Ｔh1の目標値に幅がある場合には、その幅の範囲（目標値範囲）内となるように頭部冷却開始温度Ｔh0や頭部冷却終了温度Ｔh1の目標値についても適宜変更し、頭部１１の冷却条件、すなわち、頭頂冷却ヘッダー４１，頭側冷却ヘッダー４２の冷却開始・終了タイミングや頭頂冷却ヘッダー４１，頭側冷却ヘッダー４２から噴射する冷却媒体の風量を設定し、あるいは修正することとしてよい。
【符号の説明】
【００４９】
４  強制冷却装置（熱処理装置）
４１  頭頂冷却ヘッダー
４２  頭側冷却ヘッダー
４３  足部冷却ヘッダー
４５  クランプ装置
４７  頭部温度計
４９  足部温度計
７  制御部
７１  目標温度算出部
７３  冷却条件設定部
７５  冷却条件修正部
７７  冷却ヘッダー制御部
８  記憶部
Ｔh0  頭部冷却開始温度
Ｔh1  頭部冷却終了温度
Ｔf0  足部冷却開始温度
Ｔf1  足部冷却終了温度
δ  反り量
【要約】
レールの頭部に対する強制冷却開始時の頭部の冷却開始温度（Ｔh0）、頭部に対する強制冷却終了時の頭部の冷却終了温度（Ｔh1）、レールの足部に対する強制冷却開始時の足部の冷却開始温度（Ｔf0）、および足部に対する強制冷却終了時の足部の冷却終了温度（Ｔf1）の各温度と、熱処理の後レールが常温となったときのレールの反り量との関係に基づき、常温時のレールの反り量が許容範囲内となる各温度（Ｔh0，Ｔh1，Ｔf0，Ｔf1）の目標値または目標値範囲を算出し、目標値または目標値範囲に従って冷却条件を設定し、頭部および前記足部の冷却を行う。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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