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JPH06279929A - High strength rail excellent in toughness and ductility and its production - Google Patents

High strength rail excellent in toughness and ductility and its production

Info

Publication number
JPH06279929A
JPH06279929A JP7019693A JP7019693A JPH06279929A JP H06279929 A JPH06279929 A JP H06279929A JP 7019693 A JP7019693 A JP 7019693A JP 7019693 A JP7019693 A JP 7019693A JP H06279929 A JPH06279929 A JP H06279929A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rail
toughness
ductility
mns
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7019693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Funaki
秀一 船木
Hideaki Kageyama
英明 影山
Shinya Kitamura
信也 北村
Masamitsu Wakao
昌光 若生
Fusao Ishikawa
房男 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP7019693A priority Critical patent/JPH06279929A/en
Publication of JPH06279929A publication Critical patent/JPH06279929A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 靭性および延性に優れた高強度レールおよび
その製造法。 【構成】 (Ti),(Ti,Mn),(Ti,S
i),(Ti,Mn,Si)のうちの1組の脱酸元素で
脱酸処理を施し、熱間圧延後、加速冷却し、オーステナ
イト粒内のMnS上に析出させたTi炭窒化物を核とし
たパーライトを生成させることを特徴とする靭性および
延性に優れた高強度レールおよびその製造法。
(57) [Summary] [Purpose] A high-strength rail excellent in toughness and ductility and a manufacturing method thereof. [Structure] (Ti), (Ti, Mn), (Ti, S
i), (Ti, Mn, Si) is subjected to a deoxidizing treatment with one set of deoxidizing elements, hot rolling is performed, and accelerated cooling is performed to remove Ti carbonitrides precipitated on MnS in austenite grains. A high-strength rail excellent in toughness and ductility, which is characterized by producing pearlite as a core, and a method for producing the same.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レール鋼のパーライト
組織を微細化して靭性および延性の向上を図った高強度
レールおよびその製造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 high-strength rail in which the pearlite structure of rail steel is refined to improve toughness and ductility, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、鉄道輸送は高荷重化、高速化が指
向され、レールに要求される特性がますます厳しくなっ
ている。高荷重鉄道では急曲線区間の摩耗対策、レール
頭部内部疲労損傷対策が要求され、高速鉄道では主とし
て直線区間の表面損傷が課題として挙げられている。こ
れらに加えて、寒冷地においては、冬季にレール破断が
集中的に発生する傾向が認められており、寒冷地鉄道で
のレール材の靭性改善は、安全な鉄道輸送に欠かせない
特性になっている。
2. Description of the Related Art In recent years, railway transportation has been aimed at higher loads and higher speeds, and the characteristics required for rails have become increasingly severe. For heavy-duty railways, measures against wear on sharp curves and internal fatigue damage to rail heads are required. On high-speed railways, surface damage mainly on straight sections is cited as an issue. In addition to these, it is recognized that rail rupture tends to occur intensively in winter in cold regions, and improving the toughness of rail materials in cold region railways is a characteristic that is essential for safe rail transportation. ing.

【0003】また、鉄道輸送の高効率化のために、高速
化および貨物の重積載化が進められているが、これに伴
ってレール頭部の摩耗や疲労損傷が急速に増加しつつあ
る。このようなレール材の使用環境の過酷化、特に摩耗
の増加に対処するために、レール鋼の高強度化のための
技術開発が加速され、国内・外を問わず曲線区間のレー
ル材はほとんどすべて高強度レールが支配することとな
った。
Further, in order to improve the efficiency of rail transportation, speeding up and heavy loading of cargo have been promoted, but along with this, wear and fatigue damage of rail heads are rapidly increasing. In order to cope with such harsh environment of use of rail materials, especially increase in wear, technological development for strengthening rail steel has been accelerated, and rail materials in curved sections are mostly used in Japan and abroad. All of the high-strength rails now dominate.

【0004】しかし、一方ではレール鋼の耐摩耗性の向
上とともに、本来摩耗によって削り取られるべき疲労ダ
メージ層がレール頭表面、特に車輪フランジ付け根部が
押し付けられるゲージ・コーナー(GC)表面に残存
し、表面損傷を生成させる傾向が認められるようになっ
た。さらにレール鋼の耐摩耗性の向上は、車輪荷重のレ
ールGC内部での応力集中を一点に固定させることとな
り、レール頭部内部からの疲労損傷を急増させることと
なった。このようなレール頭表面損傷性の改善および内
部疲労損傷に対する抵抗性を改善するためには、レール
材質として靭性および延性を向上させることが重要であ
る。
On the other hand, on the other hand, as the wear resistance of the rail steel is improved, a fatigue damage layer that should be scraped off due to wear remains on the rail head surface, especially on the gauge corner (GC) surface where the wheel flange root is pressed, A tendency to produce surface damage has become apparent. Further, the improvement of the wear resistance of the rail steel means that the stress concentration inside the rail GC due to the wheel load is fixed at one point, and the fatigue damage from the inside of the rail head rapidly increases. In order to improve such rail head surface damage and resistance to internal fatigue damage, it is important to improve the toughness and ductility of the rail material.

【0005】高強度レールの靭性および延性改善の方法
としては以下の方法が考えられる。 (1)普通圧延後一旦室温まで冷却したレール頭部を低
温度で再加熱した後加速冷却する方法。 (2)制御圧延によりオーステナイト粒を微細化した後
レール頭部を加速冷却する方法。 (3)制御圧延した後、パーライト変態前で低温度に再
加熱し、その後加速冷却する方法。 レール鋼の靭性評価法としては、ロシアのGOST規格
によって定められた2mmUノッチシャルピー試験におけ
る+20℃での衝撃吸収エネルギーがあり、同規格によ
れば高強度熱処理レールの+20℃での衝撃吸収エネル
ギーは0.25MJ/m2 以上が必要とされている。また、
レールの延性はレール頭部の疲労損傷の生成に影響を与
え、中国における高強度レールの延性要求は、レール頭
部GC内部10mm深さ位置から採取した平行部径6mm、
平行部長さ30mmの引張試験において12%以上の伸び
値が必要であるとしている。
The following methods are conceivable as methods for improving the toughness and ductility of high-strength rails. (1) A method in which a rail head that has been once cooled to room temperature after normal rolling is reheated at a low temperature and then accelerated cooling is performed. (2) A method of accelerating and cooling the rail head after refining austenite grains by controlled rolling. (3) A method in which after controlled rolling, it is reheated to a low temperature before pearlite transformation and then accelerated cooling is performed. As a toughness evaluation method for rail steel, there is impact absorption energy at + 20 ° C in the 2mm U-notch Charpy test defined by the Russian GOST standard. According to this standard, the impact absorption energy at + 20 ° C of the high-strength heat-treated rail is 0.25 MJ / m 2 or more is required. Also,
The ductility of the rail affects the generation of fatigue damage to the rail head, and the ductility requirement of the high-strength rail in China is that the diameter of the parallel part is 6 mm from the depth of 10 mm inside the rail head GC.
It is said that an elongation value of 12% or more is required in a tensile test with a parallel length of 30 mm.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記方法の(1)で
は、大幅な靭性・延性改善のためには特開昭55−12
5231号公報に記載されているような通常の加熱温度
よりも低い850℃以下の低温度に再加熱し、オーステ
ナイト粒度を微細にすることによって靭性および延性を
改善しようとするもので、低温度で加熱してかつレール
頭部内部まで加熱を深めようとすると、投入熱量を下げ
て長時間加熱する必要がある。このため熱処理生産性を
著しく阻害し製造コストを高める難点がある。また、
(2)の方法は特開昭52−138427号公報および
特開昭52−138428号公報に記載されているよう
に、圧延時のオーステナイト粒の細粒化によって靭性・
延性の向上を図ろうとすると、高温での大圧下が要求さ
れ、レール圧延機の能力あるいはレールの形状制御の観
点からも問題を含んでいる。さらに(3)の方法は、特
公平4−4371号公報に記載されているように、80
0℃以下で5%以上の圧延を実施した後、再度750〜
900℃に加熱することによりオーステナイト粒を微細
にしようとする方法であり、圧延後に低温再加熱のため
の加熱炉を必要とするため作業性、生産性、製造コスト
の観点から問題が多い。
In the above method (1), in order to improve the toughness and ductility to a great extent, JP-A-55-12 is used.
Reheating to a low temperature of 850 ° C. or lower, which is lower than the normal heating temperature as described in Japanese Patent No. 5231, attempts to improve toughness and ductility by making the austenite grain size fine. When heating and deepening the heating to the inside of the rail head, it is necessary to lower the amount of heat input and heat for a long time. Therefore, there is a problem that heat treatment productivity is significantly impaired and manufacturing cost is increased. Also,
As described in JP-A-52-138427 and JP-A-52-138428, the method (2) is toughness due to austenite grain refinement during rolling.
In order to improve the ductility, a large reduction at high temperature is required, which causes a problem from the viewpoint of rail rolling mill capacity or rail shape control. Furthermore, the method (3) is described in Japanese Patent Publication No.
After rolling 5% or more at 0 ° C. or less, 750 to 750 again
This is a method in which the austenite grains are made fine by heating at 900 ° C. Since a heating furnace for low-temperature reheating after rolling is required, there are many problems from the viewpoint of workability, productivity, and manufacturing cost.

【0007】本発明はこのような問題を解消しようとす
るものであって、オーステナイト粒内からパーライト変
態核を生成させることにより、微細組織とした靭性およ
び延性に優れた高強度レールおよびその製造法を提供す
ることを目的とする。
The present invention is intended to solve such a problem, and by producing pearlite transformation nuclei from within austenite grains, a high strength rail having a fine structure and excellent in toughness and ductility, and a method for producing the same. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は前記方法とは根
本的に異なり、(Ti),(TiおよびMn),(Ti
およびSi),(Ti,MnおよびSi)の4組のうち
の1組の脱酸元素を添加し、脱酸処理を施して溶製し
た、重量%でC :0.55〜0.85%、 Si:
0.20〜1.20%、Mn:0.50〜1.50%、
S :0.002〜0.035%、Cr:0.1〜
1.0%、 Ti:0.0006〜0.075%、
N :0.0005〜0.0300%を含有し、残部が
鉄および不可避的不純物からなる溶鋼を造塊・分塊法あ
るいは連続鋳造法を経て製造した鋼片を、熱間圧延加工
して0.1〜15μmの大きさのMnS個数がレール鋼
中の1mm2 あたり30〜12000個存在することを特
徴とする靭性および延性に優れた高強度レール、および
オーステナイト域温度から冷却するに際し、700〜5
00℃間を1〜5℃/secで加速冷却する製造法である。
The present invention is fundamentally different from the above-mentioned method, in that (Ti), (Ti and Mn), (Ti
And Si), (Ti, Mn, and Si), one set of four sets of deoxidizing elements was added, and the mixture was subjected to deoxidation treatment to be melted, and C: 0.55 to 0.85% by weight. , Si:
0.20 to 1.20%, Mn: 0.50 to 1.50%,
S: 0.002-0.035%, Cr: 0.1
1.0%, Ti: 0.0006 to 0.075%,
N: A steel slab containing 0.0005 to 0.0300% and the balance of iron and unavoidable impurities produced by the ingot-agglomeration method or the continuous casting method is hot-rolled to 0. A high-strength rail having excellent toughness and ductility, characterized in that the number of MnS having a size of 1 to 15 μm is 30 to 12000 per 1 mm 2 in the rail steel, and 700 to when cooling from an austenitic temperature range. 5
This is a manufacturing method of accelerating cooling between 0 ° C and 1 to 5 ° C / sec.

【0009】本発明では、従来オーステナイト粒界のみ
からしか生成しないといわれていたパーライト変態を、
オーステナイト粒内のMnSにパーライト変態の核とな
るTi炭窒化物を配して、オーステナイト粒内からもパ
ーライト変態を生成させることを特徴としており、粒界
から変態するパーライトに加えて、オーステナイト粒内
のMnSの生成核を制御・促進させることにより、粒内
から生成したパーライトによって著しく組織が微細化
し、これに伴って大幅な靭性および延性の改善を図るこ
とができる。
In the present invention, the pearlite transformation, which was conventionally said to be generated only from the austenite grain boundaries,
It is characterized by arranging Ti carbonitride, which is a nucleus of pearlite transformation, in MnS in the austenite grains to generate pearlite transformation from inside the austenite grains. In addition to pearlite transformed from grain boundaries, By controlling / promoting the MnS production nuclei, the structure is remarkably refined by the pearlite produced from within the grains, and along with this, the toughness and ductility can be greatly improved.

【0010】[0010]

【作用】以下に本発明について詳細に説明する。先ず、
脱酸の必要性および脱酸元素として(Ti),(Tiお
よびMn),(TiおよびSi),(Ti,Mnおよび
Si)の4組に限定した理由について述べる。
The present invention will be described in detail below. First,
The necessity of deoxidation and the reason why the deoxidation elements are limited to four groups of (Ti), (Ti and Mn), (Ti and Si), (Ti, Mn and Si) will be described.

【0011】本発明における脱酸の目的は2つあり、そ
の1つはMnSの核となる酸化物の制御を目的としたも
のであり、Tiは微細な酸化物を生成することにより酸
化物数の低下を抑制する目的で添加する。また、Mnお
よびSiはMnSの生成核として有効なマンガンシリケ
ート(MnO−SiO2 )の構成元素としてMnSの個
数と分布を制御する目的で添加する。
There are two purposes of deoxidation in the present invention, one of which is to control the oxide serving as the core of MnS, and Ti is the number of oxides produced by forming fine oxides. Is added for the purpose of suppressing the decrease of Further, Mn and Si are added as a constituent element of manganese silicate (MnO—SiO 2 ) which is effective as a nucleation site for MnS, for the purpose of controlling the number and distribution of MnS.

【0012】脱酸のもう1つの目的は、(Ti),(T
iおよびMn),(TiおよびSi),(Ti,Mnお
よびSi)の4組のうち1組の脱酸元素を添加すること
によって溶鋼中の酸素量をできるだけ低減化するところ
にあり、炭窒化物生成元素として添加するTiが酸化物
として析出してしまわないように予め酸素量を低減化す
るところにある。すなわち、(Ti),(TiおよびM
n),(TiおよびSi),(Ti,MnおよびSi)
の4組のうち1組の脱酸元素を添加して脱酸を強化する
ことにより、少なくともTi添加前に溶鋼中の酸素量を
15ppm 以下にし、添加したTiが酸化物を作ることな
しに効率的に炭窒化物を生成させることを目的としてい
る。なお、一般的に脱酸剤として用いられているAl
は、レール内部からの疲労損傷の発生に有害なアルミナ
クラスターを生成させることからAlは添加しない。
Another purpose of deoxidation is (Ti), (T
i and Mn), (Ti and Si), and (Ti, Mn and Si), one set of four deoxidizing elements is added to reduce the amount of oxygen in the molten steel as much as possible. The amount of oxygen is reduced in advance so that Ti added as a product-forming element does not precipitate as an oxide. That is, (Ti), (Ti and M
n), (Ti and Si), (Ti, Mn and Si)
By strengthening the deoxidation by adding one of the four deoxidizing elements, the oxygen content in the molten steel should be 15ppm or less before adding Ti, and the added Ti should be efficient without forming an oxide. The purpose is to generate carbonitrides. Al, which is generally used as a deoxidizer,
Al does not add Al because it produces alumina clusters that are harmful to the occurrence of fatigue damage from inside the rail.

【0013】上記脱酸後の0.1〜15μmのMnS個
数を1mm2 あたり30〜12000個に限定した理由を
述べる。十分な脱酸によって酸素が低減し、その結果微
細な酸化物が生成し、この酸化物を核としてMnSがオ
ーステナイト中に微細分散し、さらにこのMnSを核と
してTi炭窒化物:Ti(C,N)が生成する。このオ
ーステナイト粒内のMnSを核としたTi炭窒化物から
パーライト変態が生成するわけであるが、この際0.1
μm未満の大きさのMnSでは、Ti炭窒化物の核とは
なりがたく、また15μm超のMnSを生成させると、
MnSの絶対数が減少してしまい、結果的にパーライト
の核となるMnSの数が減少してしまうため、MnSの
大きさを0.1〜15μmに限定した。また、MnSの
個数を1mm2 あたり30〜12000個に限定した理由
は、30個未満のMnSでは靭性・延性を改善するため
の十分な核生成サイトを確保できないからであり、また
12000個超のMnSが生成するとレール鋼自体が汚
染されてかえって靭性・延性が低下することから、1mm
2 あたりのMnS個数を30〜12000個に限定し
た。
The reason why the number of MnS of 0.1 to 15 μm after deoxidation is limited to 30 to 12,000 per mm 2 will be described. Oxygen is reduced by sufficient deoxidation, and as a result, a fine oxide is generated, MnS is finely dispersed in austenite with this oxide as a core, and Ti carbonitride: Ti (C, N) is generated. The pearlite transformation is generated from the Ti carbonitride whose core is MnS in the austenite grains.
With MnS having a size of less than μm, it is difficult to form nuclei of Ti carbonitride, and when MnS having a size of more than 15 μm is generated,
The absolute number of MnS is reduced, and as a result, the number of MnS, which is a nucleus of pearlite, is reduced. Therefore, the size of MnS is limited to 0.1 to 15 μm. The reason for limiting the number of MnS to 30 to 12,000 per 1 mm 2 is that less than 30 MnS cannot secure a sufficient nucleation site for improving toughness and ductility, and more than 12,000. When MnS is generated, the rail steel itself is contaminated and the toughness and ductility are rather reduced.
The number of MnS per 2 was limited to 30 to 12000.

【0014】次に、上記脱酸を行った溶鋼の化学成分を
前記のように限定した理由について述べる。Cは高強度
化およびパーライト組織生成のための必須元素であり、
また耐摩耗性に対しても一義的に効果を示す元素である
が0.55%未満ではオーステナイト粒界に耐摩耗性お
よび耐損傷性に好ましくない初析フェライトが多量に生
成し、また0.85%を超えるとオーステナイト粒界を
脆化させる有害な初析セメンタイトを生成させるばかり
か、レール頭部熱処理層や溶接部の微小偏析部にマルテ
ンサイトが生成し、靭性・延性を著しく損なうため0.
55〜0.85%に限定した。
Next, the reason why the chemical composition of the deoxidized molten steel is limited as described above will be described. C is an essential element for strengthening and generating a pearlite structure,
Further, it is an element that uniquely exerts an effect on wear resistance as well, but if it is less than 0.55%, a large amount of proeutectoid ferrite which is unfavorable for wear resistance and damage resistance is generated in the austenite grain boundary, If it exceeds 85%, not only harmful harmful pro-eutectoid cementite that embrittles the austenite grain boundaries is generated, but also martensite is generated in the heat-separated layer of the rail head and the minute segregation part of the welded portion, which significantly impairs toughness and ductility. .
It was limited to 55 to 0.85%.

【0015】Siはパーライト組織中のフェライト相へ
の固溶体硬化による高強度化に寄与するばかりか、わず
かながらレール鋼の靭性・延性改善にも貢献する。また
SiはMnとともにMnSの核となるマンガンシリケー
ト系酸化物を構成する重要な元素であり、0.2%未満
ではその効果が期待できずさらにSiは脱酸元素として
0.2%以上の添加が必要であり、1.20%を超える
と脆化をもたらし溶接接合性も減ずるので、0.20〜
1.20%に限定した。
Si not only contributes to the strengthening of the ferrite phase in the pearlite structure by solid solution hardening, but also contributes to a slight improvement in the toughness and ductility of the rail steel. Further, Si is an important element that constitutes a manganese silicate-based oxide that becomes a core of MnS together with Mn, and if less than 0.2%, its effect cannot be expected, and Si is added as a deoxidizing element in an amount of 0.2% or more. Is required, and if it exceeds 1.20%, embrittlement is caused and weld bondability is also reduced, so 0.20 to
Limited to 1.20%.

【0016】MnはC同様にパーライト変態温度を低下
させ、焼入性を高めることによって高強度化に寄与する
元素であり、さらにSi同様にMnSの核としてのマン
ガンシリケートの構成元素として、および脱酸元素とし
ても欠かせない。しかし、0.5%未満ではその効果が
小さくまた1.50%を超えると偏析部にマルテンサイ
ト組織を生成させ易くするため0.50〜1.50%に
限定した。
Like C, Mn is an element that lowers the pearlite transformation temperature and enhances the hardenability to contribute to higher strength. Further, like Mn, it acts as a constituent element of manganese silicate as the core of MnS and as a deoxidizer. It is indispensable as an acid element. However, if it is less than 0.5%, its effect is small, and if it exceeds 1.50%, the content is limited to 0.50 to 1.50% so that a martensite structure is easily generated in the segregated portion.

【0017】Sは一般に有害元素として知られている
が、本発明においてはオーステナイト粒内のマンガンシ
リケートなどの酸化物を核とするMnSを基地とする析
出物:Ti(C,N)が生成し、これを変態核とするパ
ーライト組織が生成するため欠かせない元素である。し
かし、0.002%未満ではパーライト変態核としての
MnS量が減じてしまい、パーライト粒内変態を確保で
きなくする。また0.035%超ではMnSが多量に生
成し靭性・延性を著しく低下させるため0.002〜
0.035%に限定した。
Although S is generally known as a harmful element, in the present invention, a precipitate based on MnS whose core is an oxide such as manganese silicate in austenite grains: Ti (C, N) is formed. It is an essential element because it produces a pearlite structure with this as a transformation nucleus. However, if it is less than 0.002%, the amount of MnS as pearlite transformation nuclei is reduced, and pearlite intragranular transformation cannot be secured. On the other hand, if it exceeds 0.035%, a large amount of MnS is formed and the toughness and ductility are remarkably reduced, so 0.002 to 0.002%.
It was limited to 0.035%.

【0018】Crは、パーライト変態を低下させること
によって高強度化に寄与すると同時に、パーライト組織
中のセメンタイト相を強化することによっても耐摩耗性
向上に貢献するが、一方ではセメンタイトの衝撃靭性を
低下させる作用も有している。しかし、Crのセメンタ
イト強化作用は無視しがたく、さらに溶接継ぎ手部軟化
防止の観点からも微量のCrの添加も望ましい。そこで
強度確保に一定の寄与が期待されかつ靭性・延性を損な
わない範囲内で0.1〜1.0%に限定した。
[0018] Cr contributes to higher strength by lowering the pearlite transformation, and at the same time contributes to improving wear resistance by strengthening the cementite phase in the pearlite structure. On the other hand, it lowers the impact toughness of cementite. It also has the effect of causing it. However, the cementite strengthening effect of Cr cannot be ignored, and addition of a small amount of Cr is also desirable from the viewpoint of preventing softening of the welded joint. Therefore, it is limited to 0.1 to 1.0% within a range in which a certain contribution is expected to secure the strength and the toughness and ductility are not impaired.

【0019】Tiは本発明の重要な構成要素であるが、
冷却中にMnS上に析出させたTi炭窒化物を核とした
パーライト変態の生成を見いだしたことにより、従来オ
ーステナイト粒界に限定されていたパーライト変態核が
オーステナイト粒内からも期待でき、結果として微細な
パーライト粒からなるレール鋼を得ることができるよう
になり大幅な靭性の向上を果たすことができた。しか
し、0.0006%未満では、この効果が弱く、また
0.075%超添加するとTi析出物が粗大化し、レー
ル頭部内部からの疲労き裂発生起点となることから、T
i添加量を0.0006〜0.075%の範囲に限定し
た。
Although Ti is an important constituent of the present invention,
By finding the formation of pearlite transformation centered on Ti carbonitrides precipitated on MnS during cooling, pearlite transformation nuclei that were conventionally limited to austenite grain boundaries can be expected from within the austenite grains. It became possible to obtain rail steel composed of fine pearlite grains, and it was possible to achieve a significant improvement in toughness. However, if less than 0.0006%, this effect is weak, and if more than 0.075% is added, Ti precipitates become coarse, and this becomes the starting point of fatigue crack initiation from inside the rail head.
The amount of i added was limited to the range of 0.0006 to 0.075%.

【0020】Nはパーライトの変態核として作用するM
nS上のTiNの構成元素であり、TiNを有効に析出
させるためには0.0005%以上が必要であり、0.
0300%を超えると粗大なTiNが生成し、レール内
部疲労き裂の起点となるためN添加量を0.0005〜
0.0300%に限定した。不可避的不純物元素である
Pは、レール鋼の靭性を向上させるためにはできるだけ
低減させることが望ましい。
N acts as a transformation nucleus of pearlite M
It is a constituent element of TiN on nS, and 0.0005% or more is necessary for effectively precipitating TiN.
If it exceeds 0300%, coarse TiN is generated, which becomes the starting point of fatigue cracks inside the rail, so the N addition amount is 0.0005-
It was limited to 0.0300%. It is desirable to reduce P, which is an unavoidable impurity element, as much as possible in order to improve the toughness of the rail steel.

【0021】前記のような成分組成で構成されるレール
鋼は、転炉、電気炉などの通常使用される溶解炉で前述
した脱酸を含む溶製を行い、この溶鋼を造塊・分塊法あ
るいは連続鋳造法、さらに熱間圧延を経て製造する。熱
間圧延を終えたレールは、冷却中においてオーステナイ
ト粒内のMnSを析出したTi炭窒化物からもパーライ
ト変態が生成し、オーステナイト粒界から生成するパー
ライトとともに微細なパーライト粒を構成する。その結
果、圧延ままで靭性の優れた高強度レールを製造するこ
とができる。
The rail steel having the above-described composition is subjected to smelting including the above-mentioned deoxidation in a commonly used smelting furnace such as a converter or an electric furnace, and this molten steel is agglomerated and agglomerated. Method or continuous casting method, and then hot rolling. The rail that has undergone hot rolling also undergoes pearlite transformation from the Ti carbonitride that precipitates MnS in the austenite grains during cooling, and forms fine pearlite grains together with the pearlite produced from the austenite grain boundaries. As a result, a high-strength rail having excellent toughness can be manufactured as rolled.

【0022】さらに高強度とともに高靭性が要求される
場合には、圧延終了後あるいは、一度室温に冷却され熱
処理する目的で再加熱されたオーステナイト域温度から
700〜500℃間を1〜5℃/secで加速冷却されたレ
ール鋼では、一層の高靭性が得られる。すなわち、パー
ライト組織鋼の特徴として、加速冷却することによって
低温でパーライト変態を生じさせ、このことによりパー
ライト変態核の生成速度が向上し結果的にパーライト粒
を微細にすることができるからである。従ってMnS上
に析出させたTi炭窒化物からのパーライト組織のオー
ステナイト粒内変態と、加速冷却によるオーステナイト
粒界からのパーライト変態が重畳して一層のレール鋼の
靭性向上を達成することができる。この際冷却媒体は、
空気あるいはミストなどの気液混合物を用い、レール頭
部もしくは底部の強度が1100MPa 以上とすることが
望ましい。
When high strength and high toughness are required, 1 to 5 ° C./700 to 500 ° C. from the austenite region temperature reheated for the purpose of heat treatment after completion of rolling or once cooled to room temperature. Rail steel that has been accelerated and cooled in sec can achieve even higher toughness. That is, as a characteristic of the pearlite structure steel, pearlite transformation is caused at a low temperature by accelerated cooling, whereby the generation rate of pearlite transformation nuclei is improved, and as a result, pearlite grains can be made fine. Therefore, the austenite intragranular transformation of the pearlite structure from the Ti carbonitride precipitated on MnS and the pearlite transformation from the austenite grain boundaries by accelerated cooling can be superimposed to further improve the toughness of the rail steel. At this time, the cooling medium is
It is desirable to use a gas-liquid mixture such as air or mist and to set the strength of the rail head or bottom to 1100 MPa or more.

【0023】[0023]

【実施例】次に本発明により製造した高靭性を有する高
強度レールの製造実施例について述べる。表1は(T
i),(TiおよびMn),(TiおよびSi),(T
i,MnおよびSi)の4組のうち1組の脱酸元素を添
加して脱酸処理を行った場合の供試鋼の化学成分を示
す。なお、比較のため、脱酸制御を行わなかった場合、
さらに、脱酸制御を行ったTi無添加の場合の供試鋼の
化学成分をあわせて表1に示す。またそれら供試鋼の冷
却後の組織中に存在する0.1〜15μmのMnS個数
の測定結果を、また冷却後の組織中にMnSを核とする
パーライト粒内変態が含まれているかどうかを観察した
結果を表2に示す。適切な脱酸を行った本発明鋼および
比較鋼では、所定の量の微細なMnSの生成が確認さ
れ、さらにTi添加した本発明鋼では明らかにオーステ
ナイト粒内からのMnSを核としたTi炭窒化物を生成
起点としたパーライト組織の生成が確認された。
EXAMPLES Next, examples of production of high strength rails having high toughness produced according to the present invention will be described. Table 1 shows (T
i), (Ti and Mn), (Ti and Si), (T
The chemical composition of the sample steel when a deoxidizing treatment is performed by adding one set of deoxidizing elements out of four sets of i, Mn and Si) is shown. For comparison, if deoxidation control was not performed,
Furthermore, Table 1 also shows the chemical composition of the sample steel in which Ti was not added with deoxidation control. Also, the measurement results of the number of MnS of 0.1 to 15 μm existing in the microstructure after cooling of these test steels and whether or not the microstructure after cooling contains the pearlite intragranular transformation with MnS as the nucleus are included. The results of observation are shown in Table 2. In the steel of the present invention and the comparative steel that were appropriately deoxidized, the formation of a predetermined amount of fine MnS was confirmed, and in the steel of the present invention in which Ti was added, the Ti carbon with MnS from the austenite grains as the nucleus was obviously used. It was confirmed that a pearlite structure starting from nitride was generated.

【0024】表3には圧延まま、および強度を一定とす
るために化学成分毎にオーステナイト域温度から700
〜500℃間を冷却速度1〜5℃/secの範囲で変化させ
た加速冷却後のレール鋼の引張試験強度、伸びおよび2
mmUノッチシャルピー試験における+20℃での衝撃吸
収エネルギー測定結果を示す。引張試験はレール頭部G
C内部10mm深さ位置から採取した平行部径6mm、平行
部長さ30mmの試験片で行った。この結果本発明鋼は、
比較鋼に比べて十分にパーライト微細組織の効果として
の延性の改善が認められた。衝撃試験片はレール頭部1
mm下より採取した。この試験条件は熱処理レールにおけ
る靭性を規定したロシアのGOST規格に基づくもの
で、同規格によれば高強度熱処理レールの+20℃での
衝撃吸収エネルギーは0.25MJ/m2 以上が必要とされ
ており、本発明の適正な脱酸を行うことによってオース
テナイト粒内からもパーライト変態を生成させた微細パ
ーライト組織鋼は、いずれもGOST規格に定められた
シャルピー吸収エネルギーを十分に満たしている。
In Table 3, as-rolled and 700-700 from the austenite range temperature for each chemical component in order to keep the strength constant.
Tensile strength, elongation, and 2 of the rail steel after accelerated cooling in which the cooling rate was changed in the range of 1 to 5 ° C / sec.
The measurement result of the impact absorption energy in +20 degreeC in mmU notch Charpy test is shown. Tensile test for rail head G
A test piece having a parallel part diameter of 6 mm and a parallel part length of 30 mm was sampled from a depth position of 10 mm inside C. As a result, the steel of the present invention is
A sufficient improvement in ductility as an effect of the pearlite microstructure was observed as compared with the comparative steel. Impact test piece is rail head 1
It was collected from the bottom of mm. This test condition is based on the Russian GOST standard that regulates the toughness of heat treated rails. According to this standard, the impact absorption energy at + 20 ° C of high strength heat treated rails must be 0.25 MJ / m 2 or more. Therefore, the fine pearlite structure steels in which the pearlite transformation is generated even in the austenite grains by performing the appropriate deoxidation according to the present invention all sufficiently satisfy the Charpy absorbed energy specified in the GOST standard.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】[0027]

【表3】 [Table 3]

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明のレール鋼は脱酸制御によってM
nSの個数を制御することによりオーステナイト粒内の
MnSに析出させたTi炭窒化物をパーライト変態核と
して活用することによって、パーライト粒が微細化し、
0.25MJ/m2 以上の衝撃吸収エネルギーを得ることが
できる。さらに、微細なパーライト組織の生成により、
靭性同様にレール鋼の延性も大幅に改善することができ
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The rail steel of the present invention is controlled by M
By controlling the number of nS to utilize Ti carbonitrides precipitated in MnS in austenite grains as pearlite transformation nuclei, the pearlite grains become finer,
Impact absorption energy of 0.25 MJ / m 2 or more can be obtained. Furthermore, by the generation of fine pearlite structure,
The ductility of rail steel as well as toughness can be significantly improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若生 昌光 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 石川 房男 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masamitsu Wakao 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel Co., Ltd. Technology Development Division (72) Inventor Fusao Ishikawa 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Shinnihon Steel Engineering Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶鋼を脱酸し、鋼片とし、これを熱間加
工を含む工程で製造したレールであって、重量%で C :0.55〜0.85% Si:0.20〜1.20% Mn:0.50〜1.50% S :0.002〜0.035% Cr:0.1〜1.0% Ti:0.0006〜0.075% N :0.0005〜0.0300% を含有して残部が鉄および不可避的不純物からなり、M
nSが0.1〜15μmの大きさで、その個数が1mm2
あたり、30〜12000個存在することを特徴とする
靭性および延性に優れた高強度レール。
1. A rail produced by deoxidizing molten steel into a steel slab, which is manufactured by a process including hot working, wherein C: 0.55 to 0.85% Si: 0.20 by weight%. 1.20% Mn: 0.50 to 1.50% S: 0.002 to 0.035% Cr: 0.1 to 1.0% Ti: 0.0006 to 0.075% N: 0.0005 0.00.0% and the balance iron and inevitable impurities, M
nS has a size of 0.1 to 15 μm, and the number is 1 mm 2
A high-strength rail with excellent toughness and ductility, characterized by the presence of 30 to 12,000 pieces.
【請求項2】 溶鋼に(Ti),(TiおよびMn),
(TiおよびSi),(Ti,MnおよびSi)の4組
のうちの1組の脱酸元素を添加し、脱酸処理を施して溶
製した、重量%で C :0.55〜0.85% Si:0.20〜1.20% Mn:0.50〜1.50% S :0.002〜0.035% Cr:0.1〜1.0% Ti:0.0006〜0.075% N :0.0005〜0.0300% を含有して残部が鉄および不可避的不純物からなる溶鋼
を造塊・分塊法あるいは連続鋳造法を経て製造した鋼片
を、熱間圧延終了後、あるいは熱処理する目的で高温に
加熱した後、レールの頭部あるいはさらに底部を、オー
ステナイト域温度から冷却する際に700〜500℃間
を1〜5℃/secで加速冷却し、オーステナイト粒内のM
nS上に析出させたTi炭窒化物を核としたパーライト
を生成させることを特徴とする靭性および延性に優れた
高強度レールの製造法。
2. A molten steel containing (Ti), (Ti and Mn),
(Ti and Si), (Ti, Mn, and Si), one set of four sets of deoxidizing elements was added, and the mixture was subjected to deoxidizing treatment to be melted. C: 0.55 to 0. 85% Si: 0.20 to 1.20% Mn: 0.50 to 1.50% S: 0.002 to 0.035% Cr: 0.1 to 1.0% Ti: 0.0006 to 0. 075% N: A steel piece containing 0.0005 to 0.0300% of molten steel, the balance of which is iron and unavoidable impurities, produced through the ingot-casting method or the continuous casting method. Or, after heating to a high temperature for the purpose of heat treatment, when cooling the head or the bottom of the rail from the austenite region temperature, accelerated cooling at 700 to 500 ° C. at 1 to 5 ° C./sec, M
A method for producing a high-strength rail excellent in toughness and ductility, which comprises producing pearlite having Ti carbonitride as a nucleus deposited on nS.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007111285A1 (en) 2006-03-16 2007-10-04 Jfe Steel Corporation High-strength pearlite rail with excellent delayed-fracture resistance

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007111285A1 (en) 2006-03-16 2007-10-04 Jfe Steel Corporation High-strength pearlite rail with excellent delayed-fracture resistance
US8361382B2 (en) 2006-03-16 2013-01-29 Jfe Steel Corporation High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties
US8404178B2 (en) 2006-03-16 2013-03-26 Jfe Steel Corporation High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties
EP2006406A4 (en) * 2006-03-16 2015-08-12 Jfe Steel Corp HIGH RESISTANCE PERLITE PROFILE HAVING EXCELLENT RESISTANCE TO DELAYED RUPTURE
EP3072988A1 (en) 2006-03-16 2016-09-28 JFE Steel Corporation High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties

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