(57)【要約】      （修正有）【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提供する。【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ひねりと高さ方向に段差を付けて押し上げる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。【選択図】 図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【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、ひねりと高さ方向に段差を付けて押し上げる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】
前記複合鍛造部は、レールの頭部と基部が側面位置となるようにレールを配置し、
頭部側と基部側とをレール間隔を空けてそれぞれ一対となる矢板で挟んでプレス機により上方から押し込むに際して、
各矢板は、それぞれ下辺より上辺が長い断面楔形状で構成され、各矢板の上辺の長さが全て異なるように設定することで、前記ひねり及び縦曲げを同時に行なって形成される
請求項１に記載のウイングレール。
【請求項３】
前記インライン頭部硬化熱処理レールは過共析レールである請求項１に記載のウイングレール。
【請求項４】
前記過共析レールは炭素量が０．９％以上である請求項３に記載のウイングレール。
【請求項５】
前記複合鍛造部は、変形させる範囲が１５０ｍｍ以内である請求項１に記載のウイングレール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、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の構造に関する。
【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９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１０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。
【考案の概要】
【考案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１０及び図１１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１０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「ハイカーボンレール：ＮＨＨ（インライン熱処理方式によるレール）の未熱処理レールで炭素量が０．７８％」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】
本考案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の構造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考案は、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、ひねりと高さ方向に段差を付けて押し上げる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は、請求項１のウイングレールにおいて、
前記複合鍛造部（５）は、レール（ウイングレール３）の頭部と基部が側面位置となるようにレールを配置し、
頭部側と基部側とをレール間隔を空けてそれぞれ一対となる矢板（４１，４２）（４３，４４）で挟んでプレス機により上方から押し込むに際して、
各矢板（４１，４２，４３，４４）は、それぞれ下辺より上辺が長い断面楔形状で構成され、各矢板の上辺の長さ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が全て異なるように設定することで、前記ひねり及び縦曲げを同時に行なって形成されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３は、請求項１のウイングレールにおいて、前記インライン頭部硬化熱処理レールは過共析レールであることを特徴としている。
【００１２】
請求項４は、請求項３のウイングレールにおいて、前記過共析レールは炭素量が０．９％以上であることを特徴としている。
【００１３】
請求項５は、請求項１のウイングレールにおいて、前記複合鍛造部（５）は、変形させる範囲が１５０ｍｍ以内であることを特徴としている。
【考案の効果】
【００１４】
本考案によれば、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、段差を付けて押し上げる縦曲げを行うことで、レール（ウイングレール３）の頭部を潰すことなく、且つ、レールの重心をずらすことなく処理することが可能となる。
また、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。
【００１５】
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得ることができる。
【００１６】
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】
【００１７】
【図１】本考案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】本考案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】複合鍛造部を形成するに際してレールに対する金型の配置を示す平面説明図である。
【図６】図５におけるＣ−Ｃ断面を示す断面説明図である。
【図７】図５におけるＤ−Ｄ断面を示す断面説明図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案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、本考案では、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。
【００１９】
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ひねりと高さ方向に段差を付けて押し上げる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１０）と同じ寸法を確保することができる。
【００２０】
１／４０ひねりと高さ方向に段差を付けて押し上げる縦曲げを同時に行って得られる複合鍛造部５は、図５〜図７に示すように、レールを囲む周囲に上型３１，下型３２，矢板４１〜４４を設置し、プレス機で押圧してレールを変形させることで得られる。すなわち、鍛造の型枠の中にレールを寝かして配置し、配置されたレールを上下から挟み込みように、上型３１と下型３２をセットする。配置されたレールの側面位置となる頭部側と基部側には４種類の矢板４１，４２，４３，４４をセットし、プレス機により上方から押し込む。４種類の矢板４１，４２，４３，４４は、それぞれ下辺より上辺が長い断面楔形状で構成され、矢板４１と矢板４２の対でレールを挟み、複合鍛造部５となる長さに相当するレール間隔を置いて、矢板４３と矢板４４の対でレールを挟む。
【００２１】
矢板４１，４２，４３，４４は、勾配は同じであるが、各上辺の長さａ，ｂ，ｃ，ｄは、ａ＜d＜ｃ＜bの関係を有している。矢板４１，４２，４３，４４の各上辺（下辺）の長さが異なるように設定されることで、プレス処理に際して段差とひねりを同時に加工することができる。
【００２２】
このプレス処理の結果、レールを変形させて型枠の左右で５ｍｍの段差がついた複合鍛造部５を得ることができる。
そして、図４のように高さ方向に押し上げるように段差を付けることで、頭部鍛造と同じだけの高さ寸法を確保できるとともに、レール頭部を潰す必要性がないため、頭部幅を幅広く残存させ、重心位置を偏心させずに加工することが可能となる。
【００２３】
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の黒色部分）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。
【００２４】
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されたＨＥレール（日本製鉄株式会社の製品名：炭素量が０．９％以上の過共析レール）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）。ＨＥレールは、インライン頭部硬化熱処理レールの中でも特に硬度が高いレールであり、ＨＥレールの頭頂面のショアー硬さは４７〜５６度である。
また、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。
【００２５】
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８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が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。
【００２６】
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ひねりと高さ方向に段差を付けて押し上げる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）。
【００２７】
続いて、焼きなまし処理が行われる。
【００２８】
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）。
【００２９】
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】
【００３０】
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、  ３１…上型、  ３２…下型、  ４１，４２，４３，４４…矢板。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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