1.1 生产品种和尺寸

1972年3月福山型钢厂投产运行，最初生产的是中小型尺寸的型钢。之后不断扩大品种，随着2003年的工厂整合，从其他地区移交来品种后，现在已成为生产表1所示的10个品种的型钢厂。

1.2 设备概要和布局

图1是福山型钢厂的布局图。该厂配置了加热炉、粗轧机、第一中轧机，第二中轧机，精轧机和热锯，轧制表1所示的产品尺寸。仅限于热处理钢轨，轧制后，用钢轨头部全截面热处理设备进行热处理。辊式矫直机之后是精整线，型钢和钢轨的生产线分开布局。钢轨精整线的设备配置可生产50m长度的钢轨。型钢精整线为了应对喷底漆规格短交货期，在线下设有喷丸喷底漆涂层设备。

1.3 设备工程

福山型钢厂目前已实施了大致分为三个阶段的大规模设备更新改造。2003年，随着工厂的整合，为了应对轧制尺寸扩大和H型钢增产，提高了主要设备的强度。之后从2004年到2006年，实施了以老化设备更新和自动化为中心的升级改造Ⅰ期工程。从2007年到2009年，实施了为提高离线精整能力的升级改造Ⅱ期工程。

工程实施后，轧制效率达到112t/h，提高了23%，可以满足增产需求。另外，从加热炉到型材的离线精整，在多方面进行了节省人力的升级改造，提高了劳动生产率。

2.1 钢轨质量和检查

如前所述，福山型钢厂至今已实施了各种的设备更新改造。在钢轨制造方面，同样实施了以提高生产效率和质量为目的的设备工程。近年该厂可以生产应对波状变形的钢轨，还开发了海外重载货运铁路使用的具有极细珠光体组织的高耐久热处理钢轨（Super pearlite Type 3（SP3）钢轨），获得了2019年大河内纪念技术奖。

下面介绍钢轨所要求的质量以及钢轨生产设备相关的设备工程。

近年来，铁路运输在世界范围内也被作为高效率大容量运输的有效手段。目前，在印度和亚洲等国家和地区正在计划建设高速铁路等，预计对钢轨的需求也会增加。钢轨根据使用环境，对质量的要求也不同，因此需要分别采用相应的制造方法和检测方法。此外，从铁路高速化和维护、管理效率化的角度考虑，在质量方面，特别是下述的项目，要求采用比以往质量更高的钢轨。

1）尺寸、形状、波状变形（平坦度）；

2）外观缺陷、内部缺陷；

3）材质、形状的均匀性。

2.1.1 尺寸、形状、波状变形

钢轨的截面尺寸以及全长弯曲等形状与普通型材产品一样，由各国标准和与客户协商来确定。作为钢轨形状的特征性项目之一有波状变形。波状变形是相对于钢轨纵向周期性存在的凹凸，也被称为平坦度。为了提高高速铁路的行驶安全性和乘坐舒适性，使用专用测量装置进行波状变形检测。

2.1.2 外观缺陷和内部缺陷

作为与尺寸和形状同样重要的项目，有外观缺陷和内部缺陷。因为钢轨是按制造的形状直接铺设，因此，如果钢轨存在外观缺陷或内部缺陷，就会缩短使用寿命，导致钢轨维护成本增加和运输效率降低。由于钢轨必须处于能够长期安全运送旅客和货物的状态，型钢厂对制造的所有钢轨进行外观缺陷检查和内质缺陷检查。

2.1.3 材质和形状的均匀性

材质和形状的均匀性也是重要的项目。钢轨全长的材质和形状均匀性非常重要，需要进行制造条件的控制和严格的检查。

2.2 钢轨的设备工程

表2是2000年之前实施的有关钢轨制造的设备工程。开始生产之初，仅对轧制状态下的普通钢轨（JIS E1101）和钢轨端部实施热处理，生产以提高钢轨接缝的抗疲劳损伤性为目的端部热处理钢轨（JIS E1123）。20世纪80年代，为了提高耐磨损性和耐疲劳损伤性，设置了可以在钢轨头部全长进行热处理的设备，可以生产离线热处理钢轨，对产业的发展做出了很大贡献，1987年获得了大河内纪念生产奖。20世纪90年代，热轧钢轨后，引进了可在线热处理的设备（在线热处理设备）。通过引进在线热处理设备，可以制造进一步提高钢轨的耐磨损性和抗疲劳损伤性的高效率、高质量的钢轨。

如前所述，至今为止进行了大量的设备更新改造工程，提高了钢轨的质量和生产率。近来，为了今后仍保持可稳定供给的生产能力，并提供比以往更高质量的钢轨，因此实施了新的设备工程。以下介绍主要工程内容。

1）波状变形测量装置的设置；

2）导入缺陷检查装置；

3）热处理设备更新。

3.1 波状变形测量装置

3.1.1 引入装置的目的

2018年，为了生产高速铁路用钢轨，增设了图2所示的波状变形测量装置。列车高速行驶时，如果钢轨头顶部有周期性的波状变形，列车的负荷波动（轮重变动）就会变大，影响行驶稳定性。而且，列车摇晃加大，乘坐舒适性也会降低。因此，各种标准和规格都规定了波状变形的尺寸极限值。

预计今后需要应对这种波状变形的钢轨数量也将增加，仅靠现有的测量装置，有可能导致生产工期延长。为此，通过在钢轨精整生产线上增设波状变形测量装置，提高了生产率。

3.1.2 装置概要

波状变形测量装置是通过利用多个激光位移计进行位移测量，推测钢轨纵向的波状振幅的方式，通过消除传感器间隔影响等的逻辑线路实现高精度测量。该装置是不管材料平行移动或斜行，位移计传感器都会跟随移动的结构。此外，为了钢轨端部的自重挠曲不影响测量，将输送台的滚轮间隔变更为适当值。

附带功能包括钢轨自动输送、测量和判定自动化功能。还实现了防止操作人员误输入的产品信息读取自动化、测量结果自动输入以及校正操作的半自动化。

3.1.3 效果

增设该装置后，测量作业变得更加顺利，提高了应对波状变形的钢轨生产率。通过实现设备自动化，还减轻了操作员的负荷。

3.2 引入表面缺陷检查装置

3.2.1 引入设备的目的

在面向海外方面，以前生产货运铁路用具有高耐磨损性、高耐疲劳损伤性的钢轨，主要采用美国铁路工程协会标准（AREMA：American Railway Engineering and Maintenance-of-way Association）。近年来，由于亚洲等地区钢轨需求不断增加，因此印度标准（IRS）、欧洲标准（EN）、澳大利亚标准（AS）等多种钢轨标准也成为了生产目标。在这些标准中，大多规定了自动检查外观缺陷。为了满足这一要求，2014年引进了表面缺陷检测装置（图3）。检查方法采用了涡流探伤法（ECT）。

3.2.2 装置概要

表面缺陷的探伤部位为钢轨头部和底部，为了优化表面缺陷的检测，采用了图4所示的结构。

为了细致地对应钢轨的形状，采用了4个探伤单元（头顶1部、头顶2部、头侧部、底部）结构，通过固定探针和旋转探针的组合，可探伤长度和截面方向上的缺陷。具有通过模仿机构和材料检测传感器跟随钢轨的功能。钢轨的尺寸替换也实现了自动化，减轻了操作员的负荷。

3.2.3 效果

通过引进该装置，可生产规定自动检测外观缺陷标准的钢轨，因此可接受印度、澳大利亚和东南亚的钢轨订单，并生产制造。

通过此次设备更新改造，提升了所生产的钢轨质量。

1）通过设置波状变形测量装置，提高了应对波状变形钢轨的生产率。

2）通过引进缺陷检测装置，扩大了可制造的规格。

3）通过更新热处理设备，提高了纵向硬度的均匀性。

今后，为了提高钢轨以及型材产品的质量，满足客户要求，将继续进行技术改进及设备更新改造。