JP2002137085A - Postheating treatment method of heat treatment rail - Google Patents
Postheating treatment method of heat treatment railInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理レールを溶
接した後、焼き入れする後熱処理方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a post-heat treatment method in which a heat treatment rail is welded and then quenched.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、線路がカーブしている部分の外軌
側のレールはその頭部を焼入れにより硬度を増した熱処
理レールが使用されている。この熱処理レールをロング
レールとするため、あるいはその一部分を交換するため
にレール同士をテルミット溶接した時、溶接した状態の
ままでは溶接金属部と熱影響部が熱処理の前の状態に戻
ってレール母材より軟化してしまうため、後熱処理(焼
入れ処理)を施す必要がある。2. Description of the Related Art Conventionally, a heat-treated rail whose head is quenched to increase hardness by quenching the head of a rail on the outer rail side where a track is curved is used. In order to make this heat treated rail a long rail or to replace a part of it, when the rails are thermit welded together, the weld metal and heat affected zone return to the state before heat treatment and the rail Since it becomes softer than the material, it is necessary to perform a post heat treatment (quenching treatment).
【0003】従来、このような後熱処理は溶接後、専用
後熱処理機材により行っていた。図11は専用後熱処理
機材を用いた従来の後熱処理の概要を説明する図で、熱
処理レール1は溶接部17で溶接され、この部分を加熱
するための後熱処理バーナー装置43をレール上にセッ
トする。後熱処理バーナー装置43は酸素ガス11、ア
セチレンガス42を使う酸素・アセチレンバーナーであ
り、油圧ポンプ41によりレールに沿って揺動し、溶接
部17の両側に設けられた遮熱ブロック25間を加熱す
る。遮熱ブロック25は溶接部以外が加熱されないよう
にするためのものである。Conventionally, such post-heat treatment has been performed after welding by using dedicated post-heat treatment equipment. FIG. 11 is a view for explaining the outline of a conventional post heat treatment using dedicated post heat treatment equipment. The heat treatment rail 1 is welded at a welding portion 17, and a post heat treatment burner device 43 for heating this portion is set on the rail. I do. The post-heat treatment burner device 43 is an oxygen / acetylene burner that uses the oxygen gas 11 and the acetylene gas 42, swings along the rails by the hydraulic pump 41, and heats the space between the heat shield blocks 25 provided on both sides of the welded portion 17. I do. The heat shield block 25 is for preventing the portions other than the welded portions from being heated.
【0004】次に、この装置の作用を説明すると、制御
箱40の揺動スイッチをONすると油圧ポンプ41が作
動し、後熱処理バーナー装置43のバーナーが自動で揺
動する。そして、バーナーが点火し、溶接部を加熱す
る。1000℃まで加熱した後、図12に示す冷却ブロ
ワー30を使用し、電源スイッチ31をONし、風量ダ
イヤル32を調節しながら、約6分間空冷する。300
℃以下まで冷却することにより焼入れが行われ、溶接前
の硬度が得られる。Next, the operation of this device will be described. When the swing switch of the control box 40 is turned on, the hydraulic pump 41 is operated, and the burner of the post-heat treatment burner device 43 swings automatically. The burner then ignites and heats the weld. After heating to 1000 ° C., using the cooling blower 30 shown in FIG. 12, turn on the power switch 31 and adjust the air volume dial 32 to air-cool for about 6 minutes. 300
By quenching by cooling to below ℃, the hardness before welding is obtained.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来、後熱処理バーナ
ー装置は、酸素・アセチレンバーナーを使用し、一方、
溶接時に使用するテルミット溶接は、酸素・プロパンバ
ーナーを使用するため、可燃ガスを2種類必要とする。
テルミット溶接は夜間作業の線路閉鎖間合で施工するこ
とが多いため、熱処理レールでは通常の溶接機材の他に
専用の後熱処理機材も搬入しなければならない。例え
ば、図11の後熱処理バーナー装置、制御箱、油圧ポン
プ、アセチレンガス、また図示しない流量調整装置等を
加えると170kg程度の重量となり、溶接機材の他に
この後熱処理機材を搬入しなければならず、作業員に大
きな負担となっているのが現状である。Conventionally, a post-heat treatment burner apparatus uses an oxygen / acetylene burner.
Thermite welding used at the time of welding requires two types of combustible gas since an oxygen / propane burner is used.
Since thermite welding is often carried out at night when the track is closed, special post-heat treatment equipment as well as ordinary welding equipment must be carried in the heat treatment rail. For example, if a post-heat treatment burner device, a control box, a hydraulic pump, acetylene gas, and a flow control device (not shown) in FIG. 11 are added, the weight becomes about 170 kg, and the post-heat treatment equipment must be carried in addition to the welding equipment. At present, it is a heavy burden on workers.
【0006】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、熱処理レールの溶接、後熱処理における機材の省力
化、軽量化を図り、作業負担を軽減し、事故の防止と作
業効率の向上を図ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to save labor and weight of equipment in welding and post-heat treatment of heat treatment rails, reduce work load, prevent accidents and improve work efficiency. The purpose is to:
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、熱処理レール
の溶接部を再加熱した後、空冷する後熱処理方法におい
て、溶接時の予熱バーナーを後熱処理バーナーとして兼
用したことを特徴とする。また、本発明は、使用する後
熱処理バーナーは、酸素・プロパンバーナーであり、酸
素圧4.0kgf/cm2 以上、冷却風量2.2cm3
/min以上であることを特徴とする。According to the present invention, in a post heat treatment method for reheating a welded portion of a heat treated rail and then air cooling the preheated burner during welding is also used as a post heat treated burner. Further, in the present invention, the post-heat treatment burner used is an oxygen / propane burner, and has an oxygen pressure of 4.0 kgf / cm 2 or more and a cooling air flow of 2.2 cm 3.
/ Min or more.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図1は本発明の後熱処理の概要
を示す図、図2は空冷処理を説明する図、図3〜図7は
テルミット溶接を説明する図である。まず、図3〜図7
により熱処理レールの溶接について説明する。図3に示
すように、枕木2で支持された2本の熱処理レール1,
1を25mmの開先(隙間)を開けて突き合わせる。こ
のとき、縦横方向を定規を使って一直線に合わせ、縦方
向は熱による歪みを考慮して予め1mの範囲で左右約
1.75mm程度の逆歪みを設ける。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of the post-heat treatment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining an air cooling process, and FIGS. 3 to 7 are diagrams for explaining thermite welding. First, FIGS.
The welding of the heat-treated rail will be described below. As shown in FIG. 3, two heat treatment rails 1 supported by sleepers 2
1 are put together with a 25 mm groove (gap). At this time, the vertical and horizontal directions are aligned with a straight line using a ruler, and in the vertical direction, a reverse distortion of about 1.75 mm on the left and right is provided in a range of 1 m in advance in consideration of distortion due to heat.
【0009】次いで、図4に示すように、開先部分に2
分割のモールド3をモールドケース4に入れ、左右を合
わせてクランプ装置5によりこれらを固定する。そし
て、レール1とモールド3との隙間を鋳砂により目詰め
をする。次いで、図5に示すように、クランプ装置5に
予熱バーナー受台12を取り付けて予熱バーナー13を
セットし、プロパンガス10、酸素ガス11により予熱
バーナー13から酸素プロパン炎によりレールを予熱す
る。このとき同時にモールドと鋳砂の乾燥が行われる。[0009] Next, as shown in FIG.
The divided molds 3 are put in a mold case 4, and they are fixed to each other by a clamp device 5 so that the right and left sides are aligned. Then, the gap between the rail 1 and the mold 3 is filled with casting sand. Next, as shown in FIG. 5, a preheating burner cradle 12 is attached to the clamp device 5, a preheating burner 13 is set, and the rail is preheated from the preheating burner 13 with propane gas 10 and oxygen gas 11 using oxygen propane flame. At this time, the mold and the casting sand are simultaneously dried.
【0010】次いで、図6に示すように、クランプ装置
5にルツボリング15を取り付け、予熱・乾燥の終わっ
たモールド3の上部にルツボ14(小型溶鉱炉)をセッ
トする。ルツボ14の中の溶剤(アルミ粉末と酸化鉄の
粉末)に点火し、テルミット反応を起こさせる。テルミ
ット反応により洗練された鉄がルツボ底部の出鋼口16
からモールド3の中に流しこまれる。Next, as shown in FIG. 6, a crucible ring 15 is attached to the clamp device 5, and a crucible 14 (small blast furnace) is set on the upper portion of the mold 3 which has been preheated and dried. The solvent (aluminum powder and iron oxide powder) in the crucible 14 is ignited to cause a thermite reaction. The steel refined by thermite reaction is used as a tap hole 16 at the bottom of the crucible.
From the mold 3.
【0011】次いで、図7に示すように、精錬された鉄
を鋳込後、溶接部17の溶鋼が固まった時、クランプ装
置およびモールドケースを取り外し、レール頭部のモー
ルドと、余盛り溶金を油圧トリマーにより除去する。Next, as shown in FIG. 7, after the refined iron is cast, when the molten steel of the welded portion 17 is solidified, the clamp device and the mold case are removed, and the mold of the rail head and the extra molten metal are formed. Is removed by a hydraulic trimmer.
【0012】こうして熱処理レールの溶接が行われる
が、溶接時の加熱により溶接金属と、その周辺の熱影響
部がレール母材より硬度が軟化し、熱処理の前の状態に
戻ってしまう。そのため、後熱処理により硬度を回復さ
せる必要がある。In this way, the heat-treated rail is welded. However, due to heating during welding, the hardness of the weld metal and its surrounding heat-affected zone becomes softer than that of the rail base material, returning to the state before the heat treatment. Therefore, it is necessary to recover the hardness by post heat treatment.
【0013】次に図1、図2により本発明による後熱処
理について説明する。図1に示すように、使用する可燃
ガスは溶接時のレール予熱に使用したプロパンガスであ
り、別の可燃ガスは用意しない。すなわち、溶接時の予
熱に使用した酸素・プロパンバーナーをそのまま使用す
る。ただし、溶接部を加熱する必要があるため、バーナ
ー揺動台20を用意し、予熱バーナー13を手動で遮熱
ブロック25間を矢印Aのように揺動し、溶接部および
その近傍をくまなく加熱できるようにする。バーナー揺
動台20は受台21にV字型の摺動部22を設けた簡単
なものであるため、その重量は問題にならない。こうし
て予熱バーナー13で1000℃程度に加熱した後、図
2に示すように、冷却ブロワー30により約6分間空冷
し、300℃以下に冷却して後熱処理が行われる。Next, the post heat treatment according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the combustible gas used is propane gas used for preheating the rail during welding, and no other combustible gas is prepared. That is, the oxygen / propane burner used for preheating at the time of welding is used as it is. However, since it is necessary to heat the welded portion, a burner swing table 20 is prepared, and the preheating burner 13 is manually swung between the heat shielding blocks 25 as shown by the arrow A, and the entire welded portion and its vicinity are thoroughly rotated. Allow to heat. Since the burner swing table 20 is a simple one in which the V-shaped sliding portion 22 is provided on the receiving table 21, the weight does not matter. After being heated to about 1000 ° C. by the preheating burner 13 in this way, as shown in FIG. 2, the air is cooled by a cooling blower 30 for about 6 minutes, and then cooled to 300 ° C. or lower, and the post heat treatment is performed.
【0014】次に本発明による後熱処理の試験結果につ
いて説明する。使用レールは長さ750mm、JIS6
0kg、熱処理レール(HH340レール)2本を突き
合わせ、テルミット溶接により試験材4本を作成した。
また、溶剤はZ90−HCを使用した。後熱処理の条件
は予熱バーナーを装着して、揺動する装置(図1)を試
作し、加熱試験および冷却試験を行い、施工条件を選定
した。表1は試験結果、表2は施工条件である。なお、
加熱温度の目標値は1000℃、冷却後の目標温度値は
300℃以下である。Next, test results of the post heat treatment according to the present invention will be described. Use rail is 750mm long, JIS6
0 kg and two heat treatment rails (HH340 rails) were butted, and four test materials were prepared by thermite welding.
The solvent used was Z90-HC. The conditions of the post-heat treatment were as follows: a preheating burner was installed, an oscillating device (FIG. 1) was prototyped, a heating test and a cooling test were performed, and construction conditions were selected. Table 1 shows test results, and Table 2 shows construction conditions. In addition,
The target value of the heating temperature is 1000 ° C., and the target temperature value after the cooling is 300 ° C. or less.
【0015】[0015]
【表1】 [Table 1]
【0016】[0016]
【表2】 試験材No.1,2は条件A、No.3,4は条件Bで
あり、酸素圧(kgf/cm2 )は、条件Aが4.0、
条件Bが5.0、バーナー揺動幅(mm)は条件Aが5
0、条件Bが70、冷却装置の風量(m3 /min)
は、条件Aが2.2、条件Bが2.8である。なお、バ
ーナー高さ60mm、加熱開始温度475℃〜490
℃、加熱終了温度1000℃前後、冷却後温度200℃
前後は条件A、条件Bともほぼ同じである。[Table 2] Test material No. 1, 2 are conditions A, No. The conditions 3 and 4 are the condition B, and the oxygen pressure (kgf / cm 2 ) is 4.0 for the condition A,
Condition B was 5.0 and burner swing width (mm) was 5
0, condition B is 70, air volume of the cooling device (m 3 / min)
Is that condition A is 2.2 and condition B is 2.8. The burner height is 60 mm, and the heating start temperature is 475 ° C. to 490.
℃, heating end temperature around 1000 ℃, temperature after cooling 200 ℃
Before and after conditions A and B are almost the same.
【0017】加熱条件は、加熱装置がゴールドサミット
溶接(テルミット溶接)用バーナー、加熱幅(遮熱ブロ
ック幅)80mmで、揺動幅70mm、バーナー高さ5
0〜70mm、プロパン圧力は二次圧1.3kgf/c
m2 〜1.5kgf/cm2、酸素圧力は二次圧4.5
kgf/cm2 〜5.0kgf/cm2 、白芯長さ25
〜35mm(酸素バルブ全開,プロパンバルブ調整)、
再加熱開始温度・加熱時間は500℃前後・60秒、空
冷条件は冷却風量2.2m3 /min〜2.8m3 /m
in、冷却時間6〜7分である。The heating conditions are as follows: a heating device is a burner for gold summit welding (thermit welding), a heating width (heat shielding block width) is 80 mm, a swing width is 70 mm, and a burner height is 5 mm.
0-70mm, propane pressure 1.3kgf / c secondary pressure
m 2 -1.5 kgf / cm 2 , oxygen pressure is 4.5 secondary pressure
kgf / cm 2 ~5.0kgf / cm 2 , psilocin length 25
~ 35mm (oxygen valve fully open, propane valve adjustment),
Reheating start temperature and heating time is 500 ° C. before and after for 60 seconds, air condition cooling air volume 2.2m 3 /min~2.8m 3 / m
in, the cooling time is 6-7 minutes.
【0018】以上のような条件で試験したときのショア
硬度試験結果は図8に示す通りである。図8(a)はN
o.1、No.2、図8(b)はNo.3、No.4で
レール頭頂面のショア固さである。溶接金属部の軟化部
のショア硬度が47未満の範囲が20mm以下であれば
良いことが規定されている。図8から判るように、いず
れも47より大きいショア固さを示しており、十分基準
をクリアしていることが判る。なお、溶接金属の両側部
分は焼き戻しを受けた部分を表したものである。FIG. 8 shows the results of the Shore hardness test performed under the above conditions. FIG. 8A shows N
o. 1, No. 2 and FIG. 3, No. 4 is the shore hardness of the rail top surface. It is specified that the range where the Shore hardness of the softened portion of the weld metal portion is less than 47 is 20 mm or less. As can be seen from FIG. 8, each of them shows a Shore hardness greater than 47, and it can be seen that the standards are sufficiently cleared. The both sides of the weld metal represent portions that have been tempered.
【0019】図9は頭頂面下2mmの縦断面硬さ分布を
示しており、溶接金属部は平均ビッカース固さ362
(ショア硬さ50)で、十分基準をクリアしている。な
お、図の左側母材はレール端部が焼き戻しを受けた部分
を表したものである。FIG. 9 shows a longitudinal hardness distribution 2 mm below the top of the head, where the weld metal has an average Vickers hardness of 362.
(Shore hardness 50), which fully meets the standard. The left-hand base material in the drawing represents a portion where the rail end has been tempered.
【0020】図10(a)は、図10(b)に示すよう
に、頭頂面中心からの深さ、右側および左側上部コーナ
ーから中心までの深さにおけるビッカース固さを示して
いる。JIS E 1120(加熱処理レール)の基準
によれば、頭頂面中心の深さ11m位置でビッカース固
さ311以上、コーナーからの深さ16mm位置で、3
11以上が必要とされている。FIG. 10A shows the Vickers hardness at the depth from the center of the top of the head and the depth from the upper right and left upper corners to the center, as shown in FIG. 10B. According to JIS E 1120 (heat treatment rail) standards, Vickers hardness 311 or more at a depth of 11 m at the center of the top of the head and 3 at a depth of 16 mm from a corner.
Eleven or more are required.
【0021】図10(a)の横断面高さ分布において、
311以上の頭頂面からの深さは18mm、および左右
コーナーからの深さは24mmであり、基準を十分クリ
アしていることが分かる。In the cross section height distribution of FIG.
The depth from the top surface of 311 or more was 18 mm, and the depth from the left and right corners was 24 mm, which indicates that the standard was sufficiently cleared.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、溶接時
の予熱機材をそのまま後熱処理機材として兼用しても十
分に規格を満たす硬度が得られ、機材の省力化、施工準
備時間の短縮、作業の負担軽減、事故防止等を図ること
ができる。また、多くの熱処理機材の設置がなくなるの
で、線路閉鎖間合いを有効に使うことができ、また、少
ない機材で通常の熱処理溶接部と同等の性能を得ること
が可能となる。As described above, according to the present invention, even if the preheating equipment at the time of welding is also used as it is as the post heat treatment equipment, the hardness which satisfies the standard can be obtained sufficiently. Shortening, reduction of work load, prevention of accidents, etc. can be achieved. In addition, since there is no need to install many heat treatment equipment, it is possible to effectively use the line closing interval, and it is possible to obtain the same performance as a normal heat treatment welded part with a small number of equipment.
【図1】 本発明の後熱処理の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a post heat treatment of the present invention.
【図2】 空冷処理を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an air cooling process.
【図3】 レールの設定を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing setting of rails.
【図4】 モールドの設定を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating setting of a mold.
【図5】 レールの予熱作業を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a rail preheating operation.
【図6】 溶鋼の鋳込みを説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating casting of molten steel.
【図7】 モールドの除去を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating removal of a mold.
【図8】 ショア硬度試験結果を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the results of a Shore hardness test.
【図9】 頭頂面下2mmの縦断面硬さ分布を示す図で
ある。FIG. 9 is a diagram showing a longitudinal hardness distribution 2 mm below the top of the head.
【図10】 頭頂面中心からの深さ、右側および左側上
部コーナーから中心までの深さにおけるビッカース固さ
を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing Vickers hardness at a depth from the center of the crown surface and a depth from the upper right corner and the left upper corner to the center.
【図11】 従来の後熱処理の概要を説明する図であ
る。FIG. 11 is a diagram illustrating an outline of a conventional post heat treatment.
【図12】 空冷処理を説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an air cooling process.
1…熱処理レール、2…枕木、3…モールド、4…モー
ルドケース、5…クランプ装置、10…プロパンガス、
11…酸素ガス、12…予熱バーナー受台、13…予熱
バーナー、14…ルツボ、15…ルツボリング、16…
出鋼口、20…バーナー揺動台、21…受台、22…摺
動部、25…遮熱ブロック、30…冷却ブロワー。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat treatment rail, 2 ... Sleeper, 3 ... Mold, 4 ... Mold case, 5 ... Clamping device, 10 ... Propane gas,
11 ... oxygen gas, 12 ... preheating burner cradle, 13 ... preheating burner, 14 ... crucible, 15 ... crucible ring, 16 ...
Tapping outlet, 20: burner swing table, 21: receiving stand, 22: sliding part, 25: heat shielding block, 30: cooling blower.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F23D 14/38 F23D 14/38 B ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) F23D 14/38 F23D 14/38 B
Claims (2)
空冷する後熱処理方法において、溶接時の予熱バーナー
を後熱処理バーナーとして兼用したことを特徴とする熱
処理レールの後熱処理方法。1. After reheating the weld of the heat treated rail,
A post-heat treatment method for a heat treatment rail, wherein a pre-heating burner at the time of welding is also used as a post heat treatment burner in the post heat treatment method of air cooling.
ロパンバーナーであり、酸素圧4.0kgf/cm2 以
上、冷却風量2.2cm3 /min以上であることを特
徴とする請求項1記載の熱処理レールの後熱処理方法。2. The post-heat treatment burner used is an oxygen / propane burner having an oxygen pressure of 4.0 kgf / cm 2 or more and a cooling air flow of 2.2 cm 3 / min or more. Post heat treatment method of heat treatment rail.
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