(57)【要約】【課題】インライン頭部硬化熱処理レールを使用し、頭部盛り上げ鍛造及び焼入れ工程を施すことなく品質向上を確保して製造することができるウイングレールを得る。【解決手段】インライン頭部硬化熱処理レールの任意の位置において、レール頭部を除いたレール腹部と底部を９００℃程度に加熱した後、１／４０ひねりと高さ方向への縦曲げを同時に行って変形させた複合鍛造部５を備えたウイングレール３とすることで、ひねり位置で高さ方向に縦曲げを行う際にはレールの腹部と底部のみを加熱して、加熱範囲を限定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インライン頭部硬化熱処理レールの任意の位置において、レール頭部を除いたレール腹部と底部を９００℃程度に加熱した後、ひねりと高さ方向への縦曲げを同時に行って変形させた複合鍛造部を備えたことを特徴とするウイングレール。
【請求項２】
インライン頭部硬化熱処理レールの任意の位置において、レール頭部を除いたレール腹部と底部を９００℃程度に加熱する加熱工程と、
前記加熱した部位についてひねりと高さ方向への縦曲げを同時に行って変形させる複合鍛造工程と
を含むことを特徴とするウイングレールの製造方法。
【請求項３】
インライン頭部硬化熱処理レールに対して前記鍛造工程によって変形させる範囲が１５０ｍｍ以内である請求項２に記載のウイングレールの製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程は、レール腹部と底部をバーナーで加熱するとともに、レール頭頂面の温度を測定し、４００℃を超えそうな場合はレール頭頂面を冷却する処理を行う請求項２に記載のウイングレールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道線路の分岐箇所に使用されるクロッシングレールを構成するウイングレール及びその製造方法に関し、特に、インライン頭部硬化熱処理レールを使用して製造可能なウイングレール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路の一般軌道においては、車両の車輪が走行する左右のレールは、車両が走行・通過する時に車輪が横方向にずれることなく安定してレールに接触するように、且つ車輪表面とレール表面との接触面積を増やしてお互いの表面に負荷される圧力を軽減させるために、それぞれ内向きに１／４０だけ傾かせて敷設されている。
その一方、レールが分岐するクロッシング部におけるレール交差部分については、その構造上、傾きをつけることは不可能であるため、クロッシング部を構成するレールについては、一般軌道と繋がるウイングレールの前端側とノーズレールの後端側でそれぞれ１／４０ひねりを加えて一般軌道と繋ぐ必要がある。
【０００３】
また、クロッシング部１を通過する車輪２は、図６に示すように、ノーズレール４からウイングレール３へと（逆も同様）乗り移りを行う。その際、車輪２の形状が傾斜しているため、ウイングレール３の踏面部３ａの高さはノーズレール４より高くする必要がある。
【０００４】
すなわち、ウイングレール３には、図７に示すように、レール端部において１／４０ひねりを加える（ひねり部６を設ける）とともに、レール３中央部においてレール頭部の盛り上げが施され（盛り上げ部７を設けることで踏面部３ａを形成）、車輪２に接触するために高さ方向の寸法を確保している。
そして、レール頭部の盛り上げを施す手法としては、レール頭部を約１１００℃に加熱した後に横方向から金型にてプレスをして盛り上げを施すという頭部鍛造と呼ばれる手法で行っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、クロッシング部に使用されるウイングレール３を製造する場合、以下の工程を行っていた。
すなわち、図７及び図８に示すように、ウイングレール３のレール端部を９００℃程度に加熱して１／４０ひねりを加えてプレスで変形してひねり部６を設けるひねり鍛造工程（ステップ２１）と、レール中央部を１１００℃程度に加熱した後、頭部を横方向からプレスで変形させて盛り上げ部７を設ける頭部盛上げ鍛造工程（ステップ２２）と、頭部のみを１０００℃程度まで加熱し急冷する焼入れ工程（ステップ２３）と、レールのひずみを修正するひずみ修正工程（ステップ２４）と、ウイングレールの形状に切削加工する（ステップ２５）ことが行われている。
【０００６】
頭部盛上げ鍛造工程では、図７に示すように、車輪の乗り移り部の全範囲にわたって加熱した後、レールの頭部鍛造を行って盛り上げ部７を形成する。
焼入れ工程では、焼き入れによりレール頭部の硬度を高めることができる。
近年、製造段階で硬化処理が施された頭部硬化熱処理レールが開発されている。この頭部硬化熱処理レールをクロッシング部のウイングレールに使用できれば、上述した焼入れ工程を省くことができる。
【０００７】
しかしながら、上述した製造方法において、単にＨＣレールに代えて頭部硬化熱処理レールを使用した場合、頭部盛り上げ鍛造などの加熱によりレール頭部の硬度を低下させる現象が生じ、頭部硬化熱処理レールを使用しても効果は見込めない。そのため、再度、焼入れ工程を施す必要があり、頭部硬化熱処理レールを使用する意味がなくなってしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みて提案されたもので、頭部盛り上げ鍛造及び焼入れ工程を施すことなく品質向上を確保して製造することができるウイングレール及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、製鉄所の圧延ラインで製造されたインライン頭部硬化熱処理レールをウイングレールとして使用し、頭部硬化部の硬さに影響を与えることなくウイングレールの任意の位置にひねりを加えるのと同時に、高さ方向に段差をつけて押し上げる同時複合鍛造を行い、所望の品質を備えたウイングレールを得るものである。
すなわち、請求項１のウイングレールは、インライン頭部硬化熱処理レールの任意の位置において、レール頭部を除いたレール腹部と底部を９００℃程度に加熱した後、ひねりと高さ方向への縦曲げを同時に行って変形させた複合鍛造部を備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２のウイングレールの製造方法は、
インライン頭部硬化熱処理レールの任意の位置において、レール頭部を除いたレール腹部と底部を９００℃程度にする加熱工程と、
前記加熱した部位についてひねりと高さ方向への縦曲げを同時に行って変形させる複合鍛造工程と
を含むことを特徴としている。
【００１１】
請求項３のウイングレールの製造方法は、請求項２において、インライン頭部硬化熱処理レールに対して前記複合鍛造工程によって変形させる範囲が１５０ｍｍ以内であることを特徴としている。
【００１２】
請求項４のウイングレールの製造方法は、請求項２において、前記加熱工程は、レール腹部と底部をバーナーで加熱するとともに、レール頭頂面の温度を測定し、４００℃を超えそうな場合はレール頭頂面を冷却する処理を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ひねり位置で高さ方向に縦曲げを行う際にはレールの腹部と底部のみを９００℃程度に加熱するので、レール全体を加熱する頭部鍛造盛り上げ工程とは異なり、加熱範囲が限定されるため、従来の方法に比べて加熱範囲を大幅に狭めることができる。その結果、レール加熱に起因するレール頭部硬化部の軟化を防止でき、品質の良好なウイングレールを得ることができる。
特に、複合鍛造位置をウイングレールの車輪乗り移り部分（車輪からの衝撃が最も加わる部位）から遠ざければ、乗り移り部のレール温度は変化しないため、乗り移り部でレール品質は全く低下しない。
【００１４】
このように、任意の位置に複合鍛造を行うことにより、従来の頭部盛り上げ鍛造工程と焼き入れ工程を省略して所定の高品質なウイングレールを製造することができる。
【００１５】
また、複合鍛造範囲を１５０ｍｍ以内とすることで、クロッシング部で隙間の間隔が１５０〜２００ｍｍで敷設される枕木間内に複合鍛造された範囲が収まるので、前後する枕木上に適切な厚みの床板を敷くことにより、複合鍛造された前後のレール底面を枕木と密着させることができる。これにより、ウイングレールは車両の通過により動揺しない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のウイングレールを示すものであり、（ａ）は平面説明図、（ｂ）が側面説明図である。
【図２】本発明のウイングレールの製造方法を説明するための工程図である。
【図３】クロッシング部の構造を示す平面説明図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面（点線）及びＢ−Ｂ断面（実線）を示す断面説明図である。
【図５】レールを構成するパーライト組織における加熱温度と硬さの低下の程度を示したグラフ図である。
【図６】クロッシング部において車輪が通過する際の車輪に対するウイングレール及びノーズレールの位置関係を説明するための断面説明図である。
【図７】従来の製造方法で製造されたウイングレールの側面説明図である。
【図８】従来のウイングレールの製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のウイングレールの実施の形態に係る一例について、図１乃至図４を参照しながら説明する。
ウイングレール３は、図３に示すようなクロッシング部１の中央位置で使用される一対のレールであり、本発明では、インライン頭部硬化熱処理レールを複合鍛造することで製造される。
【００１８】
ウイングレール３は、レール長さ方向に約１／３の位置で折曲され（図１（ａ）及び図３）、図１（ａ）及び図３に示すように、長さ方向の約２／３側の先端側がノーズレール４に並行に沿うように配置可能に構成されている。
また、ウイングレール３は、図４に示した１／４０ひねりと縦曲げが同時に形成される複合鍛造部５（図１（ａ）及び図３）を有している。この複合鍛造部５は、レール腹部と底部を９００℃程度に加熱し、ひねりと縦曲げを同時鍛造により行って変形させる。すなわち、図４に示すように、１／４０ひねりと高さ方向の縦曲げを同時に行い、ノーズレール４に相対するウイングレール３の底部を上方にウイングレール３に向かって押し上げることで、図１（ｂ）に示すように、ウイングレール全体が底上げされた状態となる。このように、ノーズレール４に対して１／４０のひねりを加えた縦曲げにより、従来の頭部鍛造盛り上げ工程による盛り上げ部７（図７）と同じ寸法を確保することができる。
【００１９】
また、複合鍛造部５は、レールの長さ方向に１５０ｍｍ以内の幅（図３の斜線部分）としている。これは、複合鍛造部５を１５０ｍｍ以内にすることで、クロッシング部で隙間の間隔が１５０〜２００ｍｍで敷設される枕木間内に複合鍛造された範囲が収まるので、前後する枕木上に適切な厚みの床板を敷くことにより、複合鍛造された前後のレール底面を枕木と密着させることができる。これにより、ウイングレールは車両の通過により動揺しない。
【００２０】
続いて、上述したウイングレールを製造方法について、図２を参照しながら説明する。
先ず、加熱工程としてインライン頭部硬化熱処理レールの任意の位置のレール腹部と底部を９００℃程度にバーナーで加熱する（ステップ１１）。加熱の際には、レール顎下と頭部には断熱用に耐火粘土等を塗り、バーナーの火炎が直接レール頭部に当たらないようにする。また、レール頭頂面の温度を測定し、４００℃を超えないように管理し、超えそうな場合はレール頭頂面を圧縮空気等で冷却させる処理を行う。
【００２１】
インライン頭部硬化熱処理レールの頭頂面のショアー硬さは４７〜５６度である。この硬さのバラツキは、レール自身の持つ合金元素量や熱処理方法により決まるが、金属組織はいずれもパーライト組織である。パーライト組織における加熱温度と硬さの低下程度は、図５に示すように、４００〜５００℃では大きな影響を受けない。
そのため、車輪の接触するレール頭頂面温度を４００℃を超えないようにすれば、インライン頭部硬化熱処理レールの頭頂面硬さ低下はほとんど生じない。
【００２２】
続いて、インライン頭部硬化熱処理レールにおける加熱した部位（加熱部）を金型に入れ、プレスで鍛造する（ステップ１２）。
この工程では、１／４０ひねりと高さ方向の縦曲げが同時に行われる複合鍛造が行われる（複合鍛造工程）。
【００２３】
次に、ウイングレールに生じたひずみを修正する（ステップ１３）。
最後に、ウイングレールを長さ方向約１／３の位置で折曲する加工を行う（ステップ１４）。
【００２４】
上述した製造方法によれば、インライン頭部硬化熱処理レールにおける加熱範囲は従来の頭部鍛造盛り上げ工程のように、ウイングレール３の乗り移り部全範囲にわたることなく、１５０ｍｍ以内の複合鍛造部５のみになり、鍛造工程の作業効率の向上を図るとともに、作業時間を短縮することができる。
また、ウイングレール３としてインライン頭部硬化熱処理レールがそのまま使用できるので、焼き入れ工程が不要となり、安価で安定した品質のウイングレール３を製造することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１…クロッシング部、  ２…車輪、  ３…ウイングレール、  ４…ノーズレール、  ５…複合鍛造部、  ６…ひねり部、  ７…盛り上げ部。
【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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【図８】
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