(57)【要約】【課題】耐摩耗性の高いトングレールを効率的に製造する。【解決手段】レール表面に対するバーナーの火炎Ｆの放射位置を、ＳレールＲＳの断面形状のうちトングレールＲＴの断面形状を構成する深部まで焼入れ層が及ぶに適した位置に設定して、熱処理工程を実施する。そして、ＳレールＲＳが効率的に加熱されることで、熱処理がＳレールＲＳの深部まで浸透することとなる。その後に、熱処理したＳレールＲＳを、トングレールＲＴの断面形状へと切削加工する。このため、ＳレールからトングレールＲＴへと加工した状態において、熱処理が及んだ部分をトングレールＲＴの表面として露出させることが可能となり、十分な強度を備えるトングレールＲＴを得ることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トングレールの製造方法であって、Ｓレールを長手方向に送りながらバーナーの火炎により加熱を行う熱処理工程の後に、Ｓレールをトングレールの断面形状へと切削加工する機械加工工程を含み、
前記熱処理工程において、前記Ｓレールの表面に対する前記バーナーの火炎の放射位置を、前記Ｓレールの断面形状のうち前記トングレールの断面形状を構成する深部まで焼入れ層が及ぶに適した位置に、設定することを特徴とするトングレールの製造方法。
【請求項２】
前記熱処理工程において、前記Ｓレールの、上方から頭頂部へ向けて、及び、両側から首下部へ向けて、前記バーナーの火炎を放射することを特徴とする請求１記載のトングレールの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理工程において、前記Ｓレールの両側から首下部へ向けて火炎を放射するバーナーの放射方向を、前記Ｓレールの、長手方向と直交する方向に対して、送り方向に傾斜させることを特徴とする請求項２記載のトングレールの製造方法。
【請求項４】
前記熱処理工程において、前記バーナーの火炎の放射のタイミングを、前記Ｓレールの両側から放射されるバーナーの火炎が前記Ｓレールによって互いに遮られるタイミングで、放射することを特徴とする請求項２又は３記載のト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、トングレールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レールの頭部全断面にわたり熱処理を施し、耐摩耗性を高めた熱処理レール（ＪＩＳ  Ｅ  １１２０）が用いられている。又、レールに熱処理を施すための装置も発案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１５７９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、レールの一形態として、ポイント用レールや伸縮継目用レールに用いられるトングレールがある。このトングレールは、長手方向に沿って断面形状が変化していく特殊形状のレールである。又、このトングレールは普通レールよりも断面積が大きく左右非対称形のＳ（Special）レールに、切削加工を施して製造されるものである。従って、トングレールの表面は、Ｓレールの断面形状の深部が露出したものであり、かつ、Ｓレールからトングレールへの加工は、レールの頭部のみならず首下部を含めたより広範囲にわたる。このため、熱処理が及ばない部分がトングレールの表面として露出すると、必要な耐摩耗性を得ることができないといった問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐摩耗性の高いトングレールを効率的に製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００６】
（１）Ｓレールを長手方向に送りながらバーナーの火炎により加熱を行う熱処理工程の後に、Ｓレールをトングレールの断面形状へと切削加工する機械加工工程を含み、前記熱処理工程において、前記Ｓレールの表面に対する前記バーナーの火炎の放射位置を、前記Ｓレールの断面形状のうち前記トングレールの断面形状を構成する深部まで焼入れ層が及ぶに適した位置に、設定するトングレールの製造方法（請求項１）。
本項に記載のトングレールの製造方法は、レール表面に対するバーナーの火炎の放射位置を、上述のごとく、Ｓレールの断面形状のうちトングレールの断面形状を構成する深部まで焼入れ層が及ぶに適した位置に設定して、熱処理工程を実施する。そして、Ｓレールが効率的に加熱されることで、熱処理が深部まで浸透することとなる。このようにして熱処理したＳレールを、最終的にトングレールの断面形状へと切削加工することで、Ｓレールからトングレールへと加工した状態において、熱処理が及んだ部分をトングレールの表面として露出させるものである。
【０００７】
（２）上記（１）項の前記熱処理工程において、前記Ｓレールの、上方から頭頂部へ向けて、及び、両側から首下部へ向けて、前記バーナーの火炎を放射するトングレールの製造方法（請求項２）。
本項に記載のトングレールの製造方法は、Ｓレールの表面に対するバーナーの火炎の放射位置として、Ｓレールの上方から頭頂部へ向けて、及び、Ｓレールの両側から首下部へ向けて、バーナーの火炎を放射するように設定することで、Ｓレールが効率的に加熱され、Ｓレールの断面形状のうちトングレールの断面形状を構成する深部まで、焼入れ層が及ぶようになるものである。
【０００８】
（３）上記（２）項の前記熱処理工程において、前記熱処理工程において、前記Ｓレールの両側から首下部へ向けて火炎を放射するバーナーの放射方向を、前記Ｓレールの、長手方向と直交する方向に対して、送り方向に傾斜させるトングレールの製造方法（請求項３）。
本項に記載のトングレールの製造方法は、Ｓレールの両側から首下部へ向けて火炎を放射するバーナーの放射方向を、Ｓレールの、長手方向と直交する方向に対して、送り方向に傾斜させることで、両側から首下部へ向けて放射されるバーナーの火炎が、互いに干渉することにより、双方の火炎が対向する他方の火炎の状態を乱す等の、悪影響を防ぐものである。なお、Ｓレールの両側から首下部へ向けて射するバーナーの火炎は、Ｓレールの上方から頭頂部へ向けて放射する火炎とも干渉しないことが望ましく、この点からも、本項の構成は適切である。
【０００９】
（４）上記（３）項の前記熱処理工程において、前記バーナーの火炎の放射のタイミングを、前記Ｓレールの両側から放射されるバーナーの火炎が前記Ｓレールによって互いに遮られるタイミングで、放射するトングレールの製造方法（請求項４）。
本項に記載のトングレールの製造方法は、バーナーの火炎の放射のタイミングを、Ｓレールの両側から放射されるバーナーの火炎がＳレールによって互いに遮られるタイミングで放射することにより、双方の火炎が対向する他方の火炎の状態を乱す等の、悪影響を防ぐものである。
【００１０】
（５）レール加熱手段と、該レール加熱手段に対しレールを長手方向に向けて送り込むレール送り手段とを含み、前記レール加熱手段は、前記Ｓレールの断面形状のうち前記トングレールの断面形状を構成する深部まで焼入れ層が及ぶに適した、前記Ｓレールの表面位置に、火炎を放射するバーナーを備える熱処理装置。
（６）上記（５）項において、前記バーナーは、前記レール送り手段によって前記レール加熱手段に送り込まれる、前記Ｓレールの、上方から頭頂部へ向けて、及び、両側から首下部へ向けて、前記バーナーの火炎を放射するように配置されている熱処理装置。
【００１１】
（７）上記（６）項において、前記Ｓレールの両側から首下部へ向けて火炎を放射するバーナーの放射方向が、前記レール送り手段により前記レール加熱手段へと送り込まれるＳレールの、長手方向と直交する方向に対して、送り方向に傾斜して配置されている熱処理装置。
上記（５）から（７）項の熱処理装置は、上記（１）から（３）項記載のトングレールの製造方法における、熱処理工程で使用することにより、（１）から（３）項の作用を得るものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明はこのように構成したので、耐摩耗性の高いトングレールを効率的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るトングレールの製造方法の説明図であり、（ａ）は熱処理工程における火炎の放射の態様を、Sレールの荒加工が行われていない部分の断面図と共に示したものであり、（ｂ）は、機械加工工程完了後のトングレール先端部の断面形状を、普通レールの部分断面形状と共に、便宜上、各々外形線で示したものであり、（ｃ）（ｄ）は、機械加工工程完了後のトングレールの先端部から基端部へ向けて徐変する断面形状を、便宜上、外形線で示したものである。
【図２】本発明の実施の形態に係るトングレールの製造方法の、熱処理工程に用いられる熱処理装置の模式図である。
【図３】図２のＡ―Ａ線における拡大断面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図２のＡ―Ａ線近傍部分の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るトングレールの製造方法による、熱処理工程後の、Ｓレールの表面硬さを例示するものであり、（ａ）はＳレールの表面深さと硬さとの関係を示す図表を、（ｂ）は（ａ）の図表に挙げられた頭部の各位置に対応するグラフ及び断面を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態では、Ｓレールを長手方向に送りながらバーナーの火炎により加熱を行う熱処理工程を実施する。その後に、Ｓレールをトングレールの断面形状へと切削加工する機械加工工程を実施することで、必要な形状のトングレールを得るものである。そして、熱処理工程では、図１（ａ）に断面が示されたＳレールＲＳの、表面に対するバーナーの火炎Ｆの放射位置を、ＳレールＲＳの断面形状のうち、図１（ｂ）〜（ｄ）に示される、トングレールＲＴの断面形状を構成する深部まで焼入れ層が及ぶに適した位置に設定して、ＳレールＲＳの加熱を行うものである。
なお、通常は、熱処理工程の前工程として、ＳレールをトングレールＲＴの形状に至らない中間的な形状まで切削するための、機械加工工程（荒加工工程）を実施しておく。そして、荒加工が施されたＳレールを熱処理工程に付した後に、最終的なトングレールＲＴの形状とすべく、機械加工工程（本工程）を実施する。
【００１５】
このトングレールＲＴは、長手方向に沿って断面形状が変化していくものである。一例として、図１（ｂ）に符号Ａで示される先端部の断面形状から、図１（ｃ）に符号Ｂ〜Ｆへ、更に、図１（ｄ）に符号Ｇ、Ｈで示される基端部の断面形状へと、順に断面積が拡大するようにして徐変していく形状を有している。なお、図１（ｂ）の符号ＲＮは、トングレールＲＴが組み合わされる普通レールの部分断面形状を示している。
そして、熱処理工程におけるバーナーの火炎Ｆの放射位置として、具体的には、ＳレールＲSの頭頂部ＲＳｔ（荒加工前の頭頂部ＲＳｔに相当する位置）に対し、上方から火炎Ｆ１が放射され、かつ、首下部ＲＳｎ（荒加工前の首下部ＲＳｎに相当する位置）に対し、両側から火炎Ｆ２、Ｆ３が放射されるように設定されるものである。
【００１６】
又、熱処理工程において、バーナーの火炎の放射のタイミングとしては、ＳレールＲＳが、後述するレール送り手段１４によってレール加熱手段１２へと送り込まれ、ＳレールＲＳの両側から放射されるバーナーの火炎Ｆ２、Ｆ３が、ＳレールＲＳによって互いに遮られるタイミングで、放射することが望ましい。
なお、ＳレールＲＳの首下部両側へと放射される火炎Ｆ２、Ｆ３の火力は、原則として左右均等であるが、トングレールＲＴの断面形状が、左右非対称であることから、適宜、火炎Ｆ２、Ｆ３の火力を変えて、トングレールＲＴの断面形状を構成する深部まで焼入れ層が及ぶ必要最小限に留めることしても良い。
【００１７】
図２から図５には、本発明の実施の形態に係る熱処理工程で使用される熱処理装置１０が示されている。熱処理装置１０は、レール加熱手段１２と、レール加熱手段１２に対しＳレールＲＳ（図３、図４）を長手方向に向けて送り込む、レール送り手段１４としてのコンベヤとを有している。図２の熱処理装置１０では、上流側のレール送り手段１４によって、ＳレールＲＳは図の右側から左側へと送られる。そして、レール加熱手段１２により加熱されたＳレールＲＳは、レール加熱手段１２の下流に位置するレール送り手段１４へと受け渡され、冷却手段１６としての風箱からの送風によって空冷されながら、次工程（一時貯留場所又は機械加工工程）へと送られるものである。図中、符号１８で示される部分は、レール加熱手段１２の直下に配置されたローラコンベヤであり、符号２０で示される部分は、レール加熱手段１２から生じる熱を放出するための排気フードである。
【００１８】
図示の例では、レール加熱手段１２は、第１のレール加熱手段１２Ａと、第２の加熱手段１２Ｂとで構成されている。第１のレール加熱手段１２Ａは、ＳレールＲＳの両側から首下部ＲＳｎへ向けて、火炎Ｆ２、Ｆ３（図１（ａ））を放射するものであある。又、第２の加熱手段１２Ｂは、ＳレールＲＳの上方から頭頂部ＲＳｔへ向けて、火炎Ｆ１（図１（ａ））を放射するものである。
ここで、第１のレール加熱手段１２Ａは、二つのバーナー２２を、ＳレールＲＳを両側から挟み込む位置に対向配置させたものであり、各バーナー２２Ａ、２２Ｂは、共通の金属製のガス配管２４の先端に接続された分岐配管２４Ａ、２４Ｂによって、保持されている。そして、図３〜図５から明らかなように、各バーナー２２Ａ、２２Ｂの放射方向が、レール送り手段１４によりレール加熱手段１２へと送り込まれるＳレールＲＳの、長手方向と直交する方向に対して、送り方向に傾斜するようにして配置されている。
【００１９】
図示の例では、各バーナー２２Ａ、２２Ｂの放射方向は、ＳレールＲＳの送り方向上流側に向けて、同一角度で傾斜するように配置されているが、適宜、ＳレールＲＳの送り方向下流側に向けて配置されていてもよく、また、各バーナー２２Ａ、２２Ｂの傾斜角度が異なるように配置されても良く、これらは適宜設定されるものである。
一方、第２の加熱手段１２Ｂは、底部が開放されたトンネル状の耐熱ハウジング２６の天井部分に、バーナー２８が下方を向いて配置されたものである。この、第２の加熱手段１２Ｂについては、従来技術（特許文献１）において用いられる、急速加熱炉を用いることも可能である。更に、第２の加熱手段１２Ｂの内部に、第１の加熱手段１２Ａを組み込んだ構成としても良い。
【００２０】
従って、図示の例では、第２の加熱手段１２ＢによるＳレールＲＳの頭頂部ＲＳｔへの加熱に先立ち、第２の加熱手段１２ＢによるＳレールＲＳの首下部ＲＳｎへの加熱が行われる。一方、第２の加熱手段１２Ｂの内部に、第１の加熱手段１２Ａを組み込むことにより、ＳレールＲＳの頭頂部ＲＳｔ及び首下部ＲＳｎへの加熱のタイミングを同時としても良い。更には、第２の加熱手段１２Ｂの下流側に、第２の加熱手段１２Ｂを配置し、第２の加熱手段１２ＢによるＳレールＲＳの頭頂部ＲＳｔへの加熱が先行して、第１の加熱手段１２ＡによるＳレールＲＳの首下部ＲＳｎへの加熱がその後に行われることとしても良い。これらの加熱のタイミングは、ＳレールＲＳの深部まで焼入れ層が及ぶように、適宜設定されるものである。
【００２１】
さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。
すなわち、本発明の実施の形態に係るトングレールの製造方法によれば、レール表面に対するバーナー２２、２８の火炎Ｆの放射位置を、ＳレールＲＳの断面形状のうちトングレールＲＴの断面形状を構成する深部まで焼入れ層が及ぶに適した位置に設定して、熱処理工程を実施するものである。そして、ＳレールＲＳが効率的に加熱されることで、熱処理がＳレールＲＳの深部まで浸透することとなる。その後に、熱処理したＳレールＲＳを、トングレールＲＴの断面形状へと切削加工する。このため、ＳレールからトングレールＲＴへと加工した状態において、熱処理が及んだ部分をトングレールＲＴの表面として露出させることが可能となり、十分な強度を備えるトングレールＲＴを得ることが可能となる。従って、トングレールＲＴに更に熱処理を行って、必要な強度を確保する必要もなく、耐摩耗性の高いトングレールを、効率的に製造することが可能となる。
【００２２】
上記作用効果を得るために、ＳレールＲＳの表面に対するバーナー２２、２８の火炎の放射位置として、ＳレールＲＳの上方から頭頂部ＲＳｔへ向けてバーナー２８の火炎Ｆ１を放射し、かつ、ＳレールＲＳの両側から首下部ＲＳｎへ向けて、バーナー２２Ａ、２２Ｂの火炎Ｆ２、Ｆ３を放射するように設定するものである。
図６（ａ）には、本発明の実施の形態に係る焼入れ工程を経た、ＳレールＲＳの表面深さと硬さとの関係を示す図表を示し、図６（ｂ）には、図６（ａ）の図表に挙げられた頭部の各位置に対応するグラフ及び断面を示している。図６（ｂ）に頭部１〜頭部３で示される三方向断面の、表面深さと硬さとの関係を見ると、頭部真中の表面深さ４０ｍｍの測定点において、ビッカース硬さ３００Ｈｖ５を下回っているが、その他の測定点では、ビッカース硬さ３００Ｈｖ５を超える値となっており、深層部まで十分な硬度が得られていることが把握される。
【００２３】
又、本発明の実施の形態に係るトングレールの製造方法では、ＳレールＲＳの両側から首下部ＲＳｎへ向けて火炎を放射するバーナー２２Ａ、２２Ｂの、火炎Ｆ２、Ｆ３の放射方向を、ＳレールＲＳの、長手方向と直交する方向に対して、送り方向に傾斜させることで、両側から首下部へ向けて放射されるバーナー２２Ａ、２２Ｂの火炎Ｆ２、Ｆ３が、互いに干渉することにより、双方の火炎Ｆ２、Ｆ３が対向する他方の火炎の状態を乱す等の、悪影響を防ぎ、ＳレールＲＳの加熱を安定して行うことが可能となる。又、ＳレールＲＳの両側から首下部へ向けて射するバーナー２２Ａ、２２Ｂの火炎Ｆ２、Ｆ３は、ＳレールＲＳの上方から頭頂部ＲＳｔへ向けて、バーナー２８から放射する火炎Ｆ１とも干渉しないことが望ましく、この点からも本構成は適切である。
更に、ＳレールＲＳの両側から放射されるーナー２２Ａ、２２Ｂの火炎Ｆ２、Ｆ３の放射のタイミングを、火炎Ｆ２、Ｆ３がＳレールＲＳによって互いに遮られるタイミングで放射することによっても、双方の火炎Ｆ２、Ｆ３が対向する他方の火炎の状態を乱す等の、悪影響を防ぐことが可能となる。
【符号の説明】
【００２４】
１０：熱処理装置、  １２：レール加熱手段、  １２Ａ：第１の加熱手段、  １２Ｂ：第２の加熱手段、  １４：レール送り手段、  ２２、２２Ａ、２２Ｂ、２８：バーナー、  ＲＳ：Ｓレール、  ＲＳｔ：頭頂部、  ＲＳｎ：首下部、  ＲＴ：トングレール、  Ｆ、Ｆ１、Ｆ２：バーナーの火炎
【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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