(57)【要約】【課題】断面内の強度に分布があっても、形状の矯正とともに残留応力を低減し、耐摩耗性と耐破壊性及び真直性に優れたレールを製造するための、レールの矯正方法および矯正装置を提供する。【解決手段】レールを冷却した後、レールの長手方向に引張り力を付与し、全断面の７０％以上が降伏した状態で、頭部を外側または内側とした長手方向に対して上下に垂直な方向の変位を与える曲げモーメントを付与するレールの矯正方法が提供される。これにより、形状の曲がりや反りが小さく、残留応力の非常に低い、耐摩耗性と耐破壊性に優れたレールが製造できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延、冷却および矯正を施すことによりレールを製造する場合のレールの矯正方法において、レールを冷却した後、レールの長手方向に引張り力を付与し、全断面の７０％以上が降伏した状態で、レールの頭部が外側または内側となる曲げモーメントを付与することを特徴とするレールの矯正方法。
【請求項２】
単独または複数の支点によりレールの高さ方向に変位を与えて曲げモーメントを付与することを特徴とする請求項１に記載のレールの矯正方法。
【請求項３】
前記支点を可動式とすることを特徴とする請求項２に記載のレールの矯正方法。
【請求項４】
レールの長手方向にわたり一定曲率となるレールの高さ方向の変位を与えて曲げモーメントを付与することを特徴とする請求項１に記載のレールの矯正方法。
【請求項５】
レールの長手方向の両端部近傍において頭側または足側から支点で支持することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【請求項６】
さらに、レール断面内において高さ方向に垂直な方向に対して曲げモーメントを付与することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【請求項７】
レールのクランプ部をレールの高さ方向の平面内において回転自在とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【請求項８】
引張り力と曲げ力を同時に除荷することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【請求項９】
予め引張り試験により得られたレールの断面内強度データに基づき、付与する曲げモーメントを設定することを特徴する請求項１〜８のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【請求項１０】
一旦引張り歪みのみ付加して除荷後にクランプ部に生じるモーメントに基づき押し込み量を決定し、再度、同一の引張歪みを付与した状態で、決定した押し込み量により曲げモーメントを付与することを特徴する請求項１〜８のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【請求項１１】
引張り歪みを０．２％〜３％とすることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【請求項１２】
熱間圧延及び冷却を施したレールに矯正を施すレールの矯正装置において、レールの長手方向に全断面の７０％以上が降伏をする引張り力を付与する張力付与装置と、
引張り力を保持した状態でレールの頭部が外側または内側となる曲げモーメントを付与するモーメント付与装置を有することを特徴とするレールの矯正装置。
【請求項１３】
レールの高さ方向に変位を与えて曲げモーメントを付与する、単独または複数の支点を有することを特徴とする請求項１２に記載のレールの矯正装置。
【請求項１４】
前記支点が可動式であることを特徴とする請求項１３に記載のレールの矯正装置。
【請求項１５】
レールの長手方向にわたり一定曲率となるレールの高さ方向の変位を与え曲げモーメントを付与する機能を有することを特徴とする請求項１２に記載のレールの矯正装置。
【請求項１６】
レールの長手方向の両端部近傍において頭側または足側から支点で支持する構造であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載のレールの矯正装置。
【請求項１７】
レール断面内において高さ方向に垂直な方向に対して曲げモーメントを付与する機能を有することを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載のレールの矯正装置。
【請求項１８】
前記モーメント付与装置が曲げモーメントを付与する際、レールのクランプ部をレールの高さ方向の平面内において回転自在とすることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれかに記載のレールの矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、残留応力が小さく、耐摩耗性、耐破壊性、真直性に優れたレールを製造するための、レールの矯正方法および矯正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レールは共析鋼に近い炭素を含有した耐摩耗性の高い鋼（炭素量：０．６〜０．７％）を用い、熱間圧延により製品形状にした後、放冷し、最後にローラー矯正により曲がりを低減して製造されている。
【０００３】
近年、鉄道車輌の高速化、高荷重化に伴い、レールに対する耐摩耗性の向上が要求されている。そのため、例えば、特許文献１に示すように共析炭素含有鋼（炭素量：０．７〜０．８％）を熱間圧延により製品形状にした直後、レール頭部を、オーステナイト域温度から８５０〜５００℃間を１〜４℃/secで加速冷却する熱処理により組織制御を行い、最後にローラー矯正により曲がりを低減して製造されている。
【０００４】
このように耐摩耗性が高まる一方、列車を支えるレールの安全性がますます重要となってきており、レールの耐用寿命の延命化として、上記の耐摩耗性と同様に耐破壊性の向上が強く要望されている。さらに、レールは真直性も重要な要素であり、現状ではローラー矯正することによりその真直性を確保している。
【０００５】
レールの耐破壊性を向上させるためには、レール材質の強化と合わせて、内部の残留応力の低減が効果的であることが分かっている。しかし、ローラー矯正によって耐破断性を阻害する長手方向残留応力分布が大きくなる場合がある。そこで、例えば、特許文献２には、ローラーのレール接触面圧が１２００ＭＰａ以下となるように繰り返し曲げ塑性変形を付与しながら軽圧下でローラー矯正することにより残留応力を軽減する方法が提案されている。また、特許文献３には、圧延後の矯正工程で、レールの長手方向に直角な断面全体を塑性変形させ得る圧延機を用いて、１０％以下の延伸率で圧下するとともに、該圧延機の出側と入側のどちらか一方または両方に設けたピンチロールにより、塑性変形中のレールに曲げモーメントを負荷する矯正方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の矯正方法では、残留応力を完全に無害化するほどには低減できないことに加え、圧下量が少ないために矯正後に曲がりが残存しやすく生産性を低下させるという問題がある。また、特許文献３に記載の矯正方法では、圧延により断面全体を塑性変形させるとしているが、圧延では断面内の歪みを均一にすることは困難であり、残留応力を大きく低減することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６３−２３２４４号公報
【特許文献２】特開平７−１８５６６０号公報
【特許文献３】特開２００３−８０３１６号公報
【特許文献４】ＵＳ４７５５２３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの問題に対して、特許文献４にローラー矯正でない矯正方法として引張矯正法が開示されている。この技術は繰り返し曲げのような不均一な塑性変形が付与されるわけではないので、断面内の歪み分布や残留応力を低減する方法として有望であると考えられる。そこで、本願発明者らはこの技術に着目して、熱処理レールや非熱処理レールの残留応力低減と形状の改善方法をシミュレーションや実験により検討した。
【０００９】
図１０にレールの応力−歪み曲線の一例として熱処理レールの各部位（図１０中のＡ〜Ｄ）の応力（σ）−歪み（ε）曲線を示す。熱間圧延により製品形状にした後、頭部の耐摩耗性を高めるために、例えば、特許文献１のように頭部に対し熱処理を行い、冷却して製造された未矯正レールは、頭部から一定範囲の硬さが非常に高く、図１０のように頭部の降伏応力および引張り強度も高くなっている。また、熱処理が施されていないレールについても、断面形状の上下非対称性や、肉厚の差などによって、レールの頭部と足部との間で降伏強度および引張強度の差が生じている。また、この状態ではレール内部に大きな残留応力が発生しており、曲がりも生じている。
【００１０】
このようなレールに対し、この残留応力を低減させるために、特許文献４のような引張り矯正法を適用し、レールの両端から引張り力を加えて全断面を降伏させた後、引張り力を除荷すると、頭部の強度が高い熱処理レールでは、弾性回復量の差に起因して図１１のように頭部を内にした大きな曲がりが発生することが明らかとなった。また、熱処理を施さなかったレールについても、必ずしも頭部を内側ではないが、大きな曲がりが発生することがあった。
【００１１】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明は、断面内の強度に分布があっても、形状の矯正とともに残留応力を低減し、耐摩耗性、耐破壊性及び真直性に優れたレールの製造方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明者らは以下の知見を見出した。図９（ａ）〜（ｃ）はレールの代表部位の応力−歪み曲線を示す。これらの図でｘ切片の差分はレールの曲がり発生の要因となる歪み差を示す。
【００１３】
図９（ａ）のように応力−歪み曲線が断面内でほぼ均一な場合、全断面が降伏状態となる一定の引張り歪みε0を与えると、矯正前に残留応力の分布や曲がりが生じていても断面内の各部にはほぼ一定の長手方向応力が作用するため、この状態から除荷をすると各部の残留歪みはほぼ一定となり曲がりはほとんど生じない。しかし、熱処理レールでは、断面内の応力−歪み曲線が不均一であり、引張り歪みε0を与えたときに図９（ｂ）のように強度の高い部位と強度の低い部位との間で大きな応力差が発生し、除荷後に大きな曲がりが生じる。そこで、図９（ｃ）に示すように塑性変形をさせた状態で、断面内の強度に分布に応じて曲げを付加することにより除荷後にも曲がりが発生せず、高精度かつ高効率に形状の矯正と残留応力の低減を行えるとの知見を得た。
【００１４】
そこで、本発明は上記の知見を基になされたものであって、その要旨は以下のとおりである。
【００１５】
（１）熱間圧延、冷却および矯正を施すことにより製品とするレールを製造する場合のレールの矯正方法において、レールを冷却した後、レールの長手方向に引張り力を付与し、全断面の７０％以上が降伏した状態で、レールの頭部が外側または内側となる曲げモーメントを付与することを特徴とするレールの矯正方法。
【００１６】
（２）単独または複数の支点によりレールの高さ方向に変位を与えて曲げモーメントを付与することを特徴とする前記（１）に記載のレールの矯正方法。
（３）前記支点を可動式とすることを特徴とする前記（２）に記載のレールの矯正方法。
（４）レールの長手方向にわたり一定曲率となるレールの高さ方向の変位を与えて曲げモーメントを付与することを特徴とする前記（１）に記載のレールの矯正方法。
【００１７】
（５）レールの長手方向の両端部近傍において頭側または足側から支点で支持することを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のレールの矯正方法。
（６）さらに、レール断面内において高さ方向に垂直な方向に対して曲げモーメントを付与することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のレールの矯正方法。
（７）レールのクランプ部をレールの高さ方向の平面内において回転自在とすることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【００１８】
（８）引張り力と曲げ力を同時に除荷することを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載のレールの矯正方法。
（９）予め引張り試験により得られたレールの断面内強度データに基づき、付与する曲げモーメントを設定することを特徴する前記（１）〜（８）のいずれかに記載のレールの矯正方法。
（１０）一旦引張り歪みのみ付加して除荷後にクランプ部に生じるモーメントに基づき押し込み量を決定し、再度、同一の引張歪みを付与した状態で、決定した押し込み量により曲げモーメントを付与することを特徴する前記（１）〜（８）のいずれかに記載のレールの矯正方法。
（１１）引張り歪みを０．２％〜３％とすることを特徴とする前記（１）〜（１０）のいずれかに記載のレールの矯正方法。
【００１９】
（１２）熱間圧延及び冷却を施したレールに矯正を施すレールの矯正装置において、レールの長手方向に全断面の７０％以上が降伏をする引張り力を付与する張力付与装置と、
引張り力を保持した状態でレールの頭部が外側または内側となる曲げモーメントを付与するモーメント付与装置を有することを特徴とするレールの矯正装置。
【００２０】
（１３）レールの高さ方向に変位を与えて曲げモーメントを付与する、単独または複数の支点を有することを特徴とする前記（１２）に記載のレールの矯正装置。
（１４）前記支点が可動式であることを特徴とする前記（１３）に記載のレールの矯正装置。
（１５）レールの長手方向にわたり一定曲率となるレールの高さ方向の変位を与え曲げモーメントを付与する機能を有することを特徴とする前記（１２）に記載のレールの矯正装置。
【００２１】
（１６）レールの長手方向の両端部近傍において頭側または足側から支点で支持する構造であることを特徴とする前記（１２）〜（１５）のいずれかに記載のレールの矯正装置。
（１７）レール断面内において高さ方向に垂直な方向に対して曲げモーメントを付与する機能を有することを特徴とする前記（１２）〜（１６）のいずれかに記載のレールの矯正装置。
（１８）前記モーメント付与装置が曲げモーメントを付与する際、レールのクランプ部をレールの高さ方向の平面内において回転自在とすることを特徴とする前記（１２）〜（１７）のいずれかに記載のレールの矯正装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、レールを製品形状に熱間圧延して冷却した後、レールの長手方向に引張り力を付与し全断面の７０％以上が降伏をした状態で、頭部を外側または内側にする曲げモーメントを付与することによって、形状の曲がりや反りが小さく、残留応力の非常に低い、耐摩耗性と耐破壊性に優れたレールが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるレールの矯正方法の説明図である。
【図２】引張り矯正方法の説明図である。
【図３】本発明によるレールの矯正方法の説明図である。
【図４】本発明によるレールの矯正方法の説明図である。
【図５】本発明によるレールの矯正方法の説明図である。
【図６】本発明によるレールの矯正方法の説明図である。
【図７】本発明によるクランプ部の構造の説明図である。
【図８】本発明によるレールの矯正方法の説明図である。
【図９】本発明によるレールの曲がり抑制方法の説明図である。
【図１０】レールの応力−歪み曲線の一例の説明図である。
【図１１】レールの引張り矯正後の曲がり発生状況の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明におけるレールの矯正方法について実施形態の一例の説明図である。ここでは、頭部を熱処理したレールのように、頭部の強度が足側に比べて高い場合を例にして説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる矯正装置１の側面図であり、矯正装置１は、クランプ５を介してレール２に引張り力を付加する張力付与装置としてのシリンダー動力部６、長手方向に対して垂直方向から曲げモーメントを付加するモーメント付与装置としての押込み機構８で構成されている。ここで、レール２の両端部２ａは断面形状をわかりやすくするため、便宜上斜めに表示している（以下の図も同様）。
【００２５】
熱間圧延後冷却したレール２に対し、矯正装置１において、図１に示すようにその両端部２ａをクランプ５により拘束する。この状態で、シリンダー動力部６によって、クランプ５を介してレール２の長手方向に引張り力を加え、全断面のうち７０％以上の領域を塑性変形させる。このとき、レール２の断面内には応力−歪み曲線および矯正前の残留応力の分布に応じて長手方向応力の分布が生じており、この状態からすぐに引張り力を除荷すると、先に述べたように頭部３を内にした大きな曲がりが発生する。そのために引張り力を作用させた状態で、足部４の表面からローラー７を有する押し込み機構８でローラー７を支点としてレールの高さ方向に変位を与え、頭部３を外側にする曲げモーメントを付加する。この押し込み機構８をレール２に沿って長手方向に移動させることにより、全長にわたり適正な曲げモーメントを付与することができる。この後、曲げモーメントと引張り力を解放することによって、残留応力と曲がりが解消される。
【００２６】
ちなみに、この曲げモーメントの付加に関しては、引張り力により全断面のうち７０％以上が降伏した状態で曲げモ-メントを付与するので、小さい曲げ荷重で大きな曲げを付与することができる。
ここで、レールの長手方向に引張り力を加えて全断面のうち７０％以上の領域を塑性変形させるとしたが、全断面の７０％以上の領域を塑性変形させれば、残留応力の低減には十分な効果がある。この場合、強度が低い領域が優先的に降伏するため、断面内の強度差による弾性回復量の差が小さくなる方向に向かうので、引張り状態で付与するレールの高さ方向の変位を少なくできる効果がある。また、全断面を塑性変形させた場合は、全体に塑性域が広がるので残留応力のほとんどが解消され、さらに大きい効果を得ることができる。したがって、好ましくは全断面を塑性変形させることが望ましい。
【００２７】
図２は、レールをクランプして引張り矯正する方法の説明図である。クランプ５では、例えば図２のように製品のレール２の形状に合わせた２つのブロック９や、４つのブロックで上下方向、左右方向から挟持する。
【００２８】
図２のようなクランプの場合、両端をしっかりつかむので長手方向の途中に支点を設けないで曲げモーメントを付与することが可能である。このような曲げモーメントの付与でも残留応力と曲がりは解消できる。
【００２９】
図３に、図１とは別の本発明によるレールの矯正方法の実施形態を示す。図３のように押し込み機構８をレール２の長手方向に複数配置し、それぞれの押し込み機構８によるレールの高さ方向の変位を制御することにより自由度の高い曲げモーメントの付与が可能となる。その場合、レール２の長手方向に対する押し込み機構８の位置を固定して変位を与えてもよいし、押し込み機構８をレール２の長手方向に移動してもよい。また、複数配置した押し込み機構８の間隔を一定に保ちながら移動してもよいし、間隔を変化させてもよい。さらには、固定式のものと移動式のものを組み合わせたり、２つの押し込み機構８をそれぞれレールの両端から中央に向けて対称に移動させたりするなど、制御目的に応じて選択すればよく、押し込み機構８の数や移動方法については限定されるものではない。
【００３０】
図４に、図１および３とは別の本発明によるレールの矯正方法の実施形態を示す。長尺のレールを矯正する場合には、図４のようにレール２に沿って一体で移動するフレーム１０内に複数のローラー７ａ〜７ｄを配置し、曲げモーメントを加えながらレール２の長手方向に移動する方法もある。この場合、レール２の端部の拘束条件や長手方向の移動に応じて、少なくとも３個のローラーを使用して頭部を外側にする曲げモーメントを加えることにより、押し込み機構８の押し込み量を大きくすることなく、全長にわたり効果的に曲げモーメントを付加できる。なお、フレーム１０に配置するローラーの数は３個以上であれば限定されるものでない。
【００３１】
図５に、図１、３および４とは別の本発明によるレールの矯正方法の実施形態を示す。図５に示す本発明の実施形態では、押し込み機構１１によりレール２の全長にわたって同時に一定の曲率でレールの高さ方向に曲げを加えることにより、容易に矯正後の形状の真直性を高めることができる。この場合、押し込み部はローラーである必要はなく、一定の曲率を付与できる構造であればこれに限定されない。さらには、引張り力と曲げ力を同時に除荷することで少ない曲げ量で曲がりを抑制できる。
【００３２】
一般的には、矯正後の曲がりを測定し、その結果により押し込み量の再調整を行うが、より効率的に精度良い矯正を行うために、予め熱処理後のレールの材料試験により得られた強度分布データに基づき曲げモーメントの設定を決定すればよい。すなわち、断面内の各部位から試験片を採取し、それぞれの応力−歪み曲線を測定して、目標の引張り歪みを付加した場合の応力分布を得る。この応力分布から引張り力を除荷した後の残留歪み分布を求め、この分布から発生する曲がりの曲率を予測する。そしてこの曲率を打ち消すように曲げモーメントを設定すればよい。
【００３３】
また、矯正装置１により一度レールの長手方向に引張り力のみを付加した後引張り力を除荷し、そのときにクランプ５に発生する曲げモーメントを検出し、この曲げモーメントに基づき押し込み機構８の変位量を決定する。そして、再度同一の引張り歪みを付加した状態で、決定した変位量を押し込み機構８により付与することもできる。
【００３４】
図６に、図１、３、４および５とは別の本発明によるレールの矯正方法の実施形態を示し、図７にさらに別の実施形態のクランプ部の詳細図を示す。図７のように曲げモーメントを作用させる際にレール２の端部２ａにモーメントが発生しないように、クランプ部をレールの高さ方向の平面内において回転自在としてもよい。これは特に図４や図５に示された形態の装置と組み合わせると、中央や端部近傍で曲げモーメントが課題となることが回避できる点で好ましい。また、図６のようにレール２の長手方向両端部２ａの近傍を頭側から支点１２により支持することで、引張り機構のクランプ５やシリンダー動力部６にレールの高さ方向の力が作用しないようにでき、引張り機構の構造を簡素化できる。
【００３５】
図８にレールの高さ方向の曲げモーメント付与に加え、高さ方向と直行する方向（以下、左右方向とも言う）にも曲げモーメントを付与する矯正装置を有する本発明の実施形態を示す。この実施形態では、上下ローラー７とは別に左右にローラー１３を配置し、これによりレール２の左右方向からも曲げモーメントを加えられるようになっている。
左右の曲がりはレールが左右対称であるので引張歪みを付与することによってほぼ解消する。しかし、このように左右方向に曲げモーメントを付与することによって、さらに左右の真直度が向上する。なお、このような左右曲げの矯正は頭部を外側または内側に曲げる（以下、上下曲げとも言う）矯正を行うことを前提とするものである。
以上は、頭側の強度が足側に比べて高いレールを矯正する場合について説明したが、足側の強度が高い場合には引張り力を除荷すると頭を外側にする曲がりが生じるため、前述とは逆方向の曲げモーメントを加えればよい。また、熱処理レールに限定されるものではなく、断面内で強度に分布があるレールであれば広く適用することができる。
【００３６】
ここで、レールの長手方向に付与する引張歪みは全断面の７０％以上が降伏する歪みとする。材質によっても異なるが、長手方向の全体の平均で概ね０．２〜０．３５％以上の引張り歪みを付与すると、全断面の７０％以上が降伏することになる。ただし、歪みが３％を超えると断面形状の変化が大きくなる上、長手方向の強度や寸法のわずかなばらつきでも形状が乱れやすくなるために好ましくない。
【００３７】
以上述べた矯正は、冷却後、切断せずそのままの長さで行っても、長さを切断した後に行ってもよく、生産スペースや要求する生産性、歩留などを勘案して決定すればよい。また、引張り矯正時のレールの姿勢、矯正装置の詳細な構造はこれに限定されるものではなく、同様の機能を有する引張り矯正方法および装置であればよい。説明では省略したが、長手方向に垂直な方向に変位を与えるローラーには、レール形状に適合したカリバー（溝）を付与してももちろんよい。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【実施例】
【００３９】
熱間圧延で製品形状にした後、熱処理により製造した共析鋼レールを対象として、図１に示す装置を用いて、冷却後に本発明の矯正を実施した。製品の長さは２５ｍであり、レールの頭頂部と足部とで２２５ＭＰａ程度の引張強度差があるものであった。このレールの両端をブロック９によりクランプし、レールの長手方向に１．０％の引張り歪みを加え、断面全体を塑性変形させた。続いてその状態のまま、レールの頭部が外側となる曲げモーメントを加えるため、移動ローラーによって足側から長手方向に対して垂直な方向の変位を与えた。このとき、ローラーは、レール両端での押し込み量を０とし、長手方向の中央部で押し込み量が最大の７８０ｍｍになるように、レールの長手方向の端からレールに沿って移動した。そして最後に引張り力を除荷した。
【００４０】
この結果、レールの長手方向の曲がりの曲率は１．９×１０-7／ｍｍと非常に小さくなり、真直性に優れたレールが製造できた。また、熱処理後に発生していた残留応力も大きく低減し、残留応力は全断面にわたり５０ＭＰａ以下となった。
また、全断面のほぼ７０％が降伏状態となる引張り歪み０．３５％を付与した場合には、残留応力の最大値は９０ＭＰａに増大したが、最大の押し込み量は３８０ｍｍ程度と減少した。
【００４１】
なお、引張り力のみを付加して矯正した場合には、除荷後に頭部を内側にする曲率３．１×１０-6/ｍｍの曲がりが発生した。また、従来の一般的なローラー矯正で同程度の曲率まで曲がりを低減した場合、最大２００ＭＰａ程度の残留応力が生じた。
【００４２】
次に、１５０ｍの長さのレールの矯正を図４に示した本発明の実施形態で行った場合について説明する。このレールは共析鋼の成分であり、熱間圧延で製品形状にした後、頭部を熱処理により硬化させており、レールの頭頂部と足部とで２００ＭＰａ程度の引張強度差があるものであった。このレールの両端をブロック５によりクランプし、レールの長手方向に０．５％の引張り歪みを加え、断面全体を塑性変形させた。続いてその状態のまま、上下それぞれ２個のローラーを組み込んだフレーム１０を、レールの一方の端から反対の端まで、固定されたガイド上をレールに沿って移動させた。その際、４つのローラーを押し込み機構により上下させてレールの頭部が外側となる曲げを加えた。
【００４３】
この結果、レールの長手方向の曲がりの曲率は２．０×１０-7／ｍｍと非常に小さくなり、これにより両端部を除き長手方向全長にわたり残留応力が全断面で５０ＭＰａ以下となり、真直性に優れたレールが製造できた。
【００４４】
さらに、熱間圧延で製品形状にした後、放冷した製造した亜共析鋼レールを対象として、図５に示す装置を用いて、本発明の矯正を実施した。製品長さは２５ｍであり、レールの頭頂部と足部とで５０ＭＰａ程度の引張強度差があるものであった。このレールの両端をブロックによりクランプし、レールの長手方向に１．０％の引張り歪みを加え、断面全体を塑性変形させた。続いてその状態のまま、レールの頭部が外側となる曲げモーメントを加えるため、全体を押し込み機構１１によって足側から長手方向に対して垂直な方向の変位を与えた。付与した変位は全体的に円弧であり、最大で８０ｍｍ程度であった。
【００４５】
この結果、レールの長手方向の曲がりの曲率は１．５×１０-7／ｍｍと小さくなり、これにより両端部を除き長手方向全長にわたり残留応力全断面にわたり２０ＭＰａ以下となり、真直性に優れたレールが製造できた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、残留応力が小さく、耐摩耗性、耐破壊性、真直性に優れたレールを製造するための、レールの矯正方法および矯正装置に適用される。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・矯正装置
２・・・レール
２ａ・・・レールの長手方向端部
３・・・レールの頭部
４・・・レールの足部
５・・・クランプ
６・・・シリンダー動力部
７・・・ローラー
８・・・押し込み機構
９・・・ブロック
１０・・・フレーム
１１・・・押し込み機構
１２・・・支点
１３・・・左右曲げローラー
【図１】
2011079008.tif 000003
【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】
2011079008.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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