JP2009067250A - Shape steel for cell guide and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多数のコンテナを海上輸送するためのコンテナ船で使用するセルガイドに好適な形鋼(以下、セルガイド用形鋼という)、およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a shape steel suitable for a cell guide used in a container ship for transporting a large number of containers by sea (hereinafter referred to as a shape steel for a cell guide), and a manufacturing method thereof.
コンテナ船は多数のコンテナを海上輸送するための船舶であり、その船体内には複数の隔壁が設けられる。コンテナは船積みされる際に、クレーンによって隔壁に沿って上方から下方へ移動し、積み出される際には隔壁に沿って下方から上方へ移動する。そのため図10に示すように、コンテナの4隅を案内するための部材(以下、セルガイドという)を隔壁に配設する。 A container ship is a ship for transporting a large number of containers by sea, and a plurality of partition walls are provided in the ship body. When the container is loaded, the container moves from the upper side to the lower side along the partition wall by the crane. When the container is loaded, the container moves from the lower side to the upper side along the partition wall. Therefore, as shown in FIG. 10, members (hereinafter referred to as cell guides) for guiding the four corners of the container are disposed on the partition wall.
従来からセルガイド1には形鋼が使用されており、とりわけ図12に示すような等辺山形鋼4をリブ5に溶接したものが広く使用されている。図11は、このセルガイド1の斜視図である。等辺山形鋼4は、辺の長さ130〜150mm程度,厚みが15mm程度のものが一般的である。リブ5は、厚み10〜15mm程度の鋼板をT字型に切断したものであり、等辺山形鋼4を隔壁3に固定する役割を担う。なお、等辺山形鋼4の外側面同士の間隔Lは、最近では60mm程度とすることが多い。この図12に示すセルガイドを製造する際には、鋼板を切断してリブ5を製造し、さらにそのリブ5に等辺山形鋼4を溶接する。等辺山形鋼4の2辺とリブ5とを溶接するので、狭い空間での溶接作業となるばかりでなく、溶接部が長くなり、セルガイド1の製造過程で生産性低下の問題が生じる。
Conventionally, a section steel has been used for the cell guide 1, and in particular, one in which an equilateral
これに対して特許文献1には、図13に示す形状の形鋼を用いるセルガイドが開示されている。この技術は、図13に示す形状のセルガイド用形鋼6を用いるので、セルガイドの強度を高めるとともに、リブ(図示せず)の形状を矩形あるいは台形にすることによって溶接箇所を減少させることができる。その結果、セルガイドの製造に要する所要時間の短縮と製造コストの削減を達成できる。なお特許文献1では、セルガイド用形鋼6を製造する過程で図15に示すような孔型を有する圧延ロール(いわゆるカリバーロール)を順次使用する。そして、得られるセルガイド用形鋼6の脚部8の外側面同士の間隔Lは90mmである。
On the other hand, Patent Document 1 discloses a cell guide using a shape steel having the shape shown in FIG. Since this technique uses the cell guide
脚部8の外側面同士の間隔Lが大きくなると、図10に示すコンテナ2の隙間が広がるので、コンテナの収容効率が低下する。コンテナの収容効率を高めるためには、脚部8の外側面同士の間隔Lを小さくしなければならない。
特許文献1に開示された技術を用いて図13に示すようなセルガイド用形鋼6を製造するにあたって、脚部8の外側面同士の間隔Lを60mm程度とするためには、図18に示すような孔型を有する圧延ロールを使用する必要がある。しかも、図13,14に開示されたセルガイド用形鋼6の底辺10は平坦であり、その底辺10を平坦に形成するためには、図18の上ロールの凸部先端の平面が底辺10に接触する必要がある。
When the interval L between the outer surfaces of the
In manufacturing the cell guide shaped
すなわち特許文献1に開示された技術では、セルガイド用形鋼6の脚部8の外側面同士の間隔Lを狭めるために、図18に示すように上ロールの凸部の幅を小さくする必要があり、しかも、その上ロールの凸部を下ロールの凹部の深奥まで挿入しなければならない。セルガイド用形鋼6は熱間圧延で製造されるので、上ロールの凸部の温度は圧延中に著しく上昇し、変形や破損等が生じ易くなる。つまり特許文献1に開示された技術では、脚部8の外側面同士の間隔が狭いセルガイド用形鋼6を安定して大量に製造することは困難である。
本発明は、セルガイドとして使用するにあたってコンテナ船内におけるコンテナの収容効率を高めるとともにセルガイドの軽量化を達成し、かつ熱間圧延で安定して大量に製造することによって製造コストを削減できるセルガイド用形鋼、およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a cell guide that can increase the container storage efficiency in a container ship when used as a cell guide, reduce the weight of the cell guide, and reduce the manufacturing cost by stably producing a large amount by hot rolling. An object of the present invention is to provide a structural steel and a manufacturing method thereof.
本発明は、長手方向に垂直な断面が円弧状の形状を呈する湾曲部と、湾曲部の両端から互いに平行に延伸される2枚の脚部とからなるU字形部を有し、脚部の垂直方向かつ外側に延伸される2枚の突出部を脚部の先端に設けるセルガイド用形鋼である。
本発明のセルガイド用形鋼においては、脚部の外側面同士の間隔が30〜80mmの範囲内であることが好ましい。さらに突出部の厚みT1 ,脚部の厚みT2 および湾曲部の厚みT3 が、T1 >T2 >T3 の関係を満足することが好ましい。
The present invention has a U-shaped portion composed of a curved portion whose cross section perpendicular to the longitudinal direction has an arc shape, and two leg portions extending in parallel with each other from both ends of the curved portion. It is a shape steel for a cell guide in which two protrusions extending in the vertical direction and extending outward are provided at the tips of the legs.
In the cell guide steel of the present invention, it is preferable that the distance between the outer surfaces of the leg portions is in the range of 30 to 80 mm. Further the thickness T 1 of the projecting portion, the thickness T 3 of thickness T 2 and the bending of the legs, it is preferable to satisfy the relation T 1> T 2> T 3 .
また本発明は、矩形断面の鋼素材を所定の温度に加熱した後、孔型を有する圧延ロールを用いて圧下を施して、長手方向に垂直な断面の中央に円弧状の形状を呈する湾曲部を有しかつ湾曲部から斜め方向に延伸する2枚の脚部とその脚部の先端から外側に延伸する2枚の突出部とを有する中間素材とし、さらに続く孔型により中間素材の湾曲部を曲げて脚部を互いに平行に形成するセルガイド用形鋼の製造方法である。 In addition, the present invention provides a curved portion that exhibits a circular arc shape in the center of a cross section perpendicular to the longitudinal direction by heating a steel material having a rectangular cross section to a predetermined temperature and then applying a reduction using a rolling roll having a hole shape. And an intermediate material having two leg portions extending obliquely from the curved portion and two projecting portions extending outward from the distal ends of the leg portions, and further, the curved portion of the intermediate material is formed by a subsequent hole shape. It is a manufacturing method of the section steel for cell guides which forms a leg part in parallel with each other.
本発明のセルガイド用形鋼の製造方法においては、中間素材の湾曲部を曲げる際に、U字形部内に配置される圧延ロールの凸部先端と湾曲部の内面との間に隙間を設けることが好ましい。さらに中間素材の脚部と突出部が直角をなすことが好ましい。
なお本発明では、湾曲部が円弧状の形状を呈するが、必ずしも真円の円弧である必要はなく、楕円の円弧であっても良い。
In the method for manufacturing a steel for a cell guide according to the present invention, when the curved portion of the intermediate material is bent, a gap is provided between the tip of the convex portion of the rolling roll arranged in the U-shaped portion and the inner surface of the curved portion. Is preferred. Furthermore, it is preferable that the leg portion and the protruding portion of the intermediate material form a right angle.
In the present invention, the curved portion has an arc shape, but is not necessarily a perfect circular arc, and may be an elliptical arc.
本発明によれば、セルガイド用形鋼を熱間圧延で安定して大量に製造でき、製造コストの削減が可能である。また、セルガイドとして使用するにあたって、コンテナ船内におけるコンテナの収容効率の向上とセルガイドの軽量化を達成できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shape steel for cell guides can be stably manufactured in large quantities by hot rolling, and manufacturing cost can be reduced. In addition, when used as a cell guide, it is possible to improve the container accommodation efficiency and reduce the weight of the cell guide in the container ship.
まず、本発明のセルガイド用形鋼について説明する。
図1は、本発明のセルガイド用形鋼の例を模式的に示す断面図である。その断面は、セルガイド用形鋼の長手方向に垂直な面である。
図1に示すように、本発明のセルガイド用形鋼6は、円弧状の湾曲部7,湾曲部7の両端から互いに平行に延伸される2枚の脚部8,脚部8の先端から垂直方向かつ外側に延伸される2枚の突出部9からなる。つまり、脚部8の一端は湾曲部7に連結され、他端は突出部9に連結される。湾曲部7は、図14に示すセルガイド用形鋼のような平坦ではなく、湾曲した円弧状の形状である。この点については、セルガイド用形鋼6の製造方法に関連して後述する。なお、脚部8と湾曲部7を総称してU字形部と記す。
First, the cell guide shape steel of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cell guide shape steel of the present invention. The cross section is a plane perpendicular to the longitudinal direction of the cell guide steel.
As shown in FIG. 1, the
このセルガイド用形鋼6をリブ5に溶接してセルガイドとする。図2は、そのセルガイドの例を示す断面図である。セルガイド用形鋼6は熱間圧延で一体的に成形されるので、十分な強度を有する。そのためセルガイドを製造するにあたってU字形部の内側にリブ5を充填する必要はなく、セルガイドの組立てが容易になる。つまり溶接する部位はセルガイド用形鋼6とリブ5との接触面のみとなり、図12に示すセルガイドに比べて溶接長さを大幅に減少できる。
This
脚部8の外側面同士の間隔Lは30〜80mmの範囲内が好ましい。脚部8の外側面同士の間隔Lが30mm未満では、U字形部の内側が狭くなるので、熱間圧延でセルガイド用形鋼を製造することが困難になる。一方、間隔Lが80mmを超えると、湾曲部7の半径が大きくなるにつれて、脚部8の長さが短縮されるので、コンテナの4隅を案内する機能が低下するばかりでなく、図10に示すコンテナ2の隙間が広がるので、コンテナの収容効率が低下する。
The distance L between the outer surfaces of the
また、突出部9の厚みをT1 ,脚部8の厚みをT2 ,湾曲部7の厚みをT3 とすると、T1 >T2 >T3 とすることが好ましい。突出部9の厚みT1 を最も厚くすることよって、図2に示すようにリブ5に溶接して十分な強度を得ることが可能となる。一方で湾曲部7の厚みT3 を最も薄くすることによって、後述する熱間圧延にて湾曲部7を優先的に曲げることができる。脚部8は一端を湾曲部7に連結されるので剛性が高くなる。そのため、脚部8の厚みT2 を突出部9の厚みT1 より薄くして、セルガイド用形鋼の軽量化(すなわちセルガイドの軽量化)を図る。
Further, when the thickness of the
次に、本発明のセルガイド用形鋼の製造方法について説明する。
図4は、セルガイド用形鋼の製造過程で使用する圧延ロールの孔型を順次示す断面図である。
矩形の断面を有する鋼素材を所定の温度に加熱した後、圧延ロールで、図4の(a)〜(d)に示すように、長手方向に垂直な断面の中央に円弧状の形状を呈する湾曲部を有しかつ湾曲部から斜め方向に延伸する2枚の脚部とその脚部の先端から外側に延伸する2枚の突出部とを有するW字形状を呈する中間素材を得る。その過程で、幅方向の中央(すなわちセルガイド用形鋼の湾曲部に該当する部位)を薄くする。この段階で、脚部と突出部が直角をなすように圧下を加えることが好ましい。
Next, the manufacturing method of the shape steel for cell guides of this invention is demonstrated.
FIG. 4 is a cross-sectional view sequentially showing the hole shape of the rolling roll used in the manufacturing process of the cell guide steel.
After the steel material having a rectangular cross section is heated to a predetermined temperature, the rolling roll exhibits an arc shape at the center of the cross section perpendicular to the longitudinal direction, as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). An intermediate material having a W-shape having a curved portion and two leg portions extending obliquely from the curved portion and two projecting portions extending outward from the tips of the leg portions is obtained. In the process, the center in the width direction (that is, the portion corresponding to the curved portion of the cell guide shape steel) is thinned. At this stage, it is preferable to apply the reduction so that the leg portion and the protruding portion form a right angle.
さらに続く圧延ロールで、図4の(e)〜(f)に示すように中間素材の湾曲部を曲げて、脚部を互いに平行に配置して、湾曲部と脚部とからなるU字形部を形成して、セルガイド用形鋼を得る。このとき、幅方向の中央の厚みが薄い部位(すなわちセルガイド用形鋼の湾曲部に該当する部位)に曲げ変形が集中するので、容易にセルガイド用形鋼を製造できる。(e)〜(f)では、曲げ変形を安定させるために、数%程度の圧下率で圧下を加えることが好ましい。 Further, with the rolling roll that follows, the curved portion of the intermediate material is bent as shown in (e) to (f) of FIG. 4, the legs are arranged in parallel to each other, and the U-shaped portion composed of the curved portion and the legs To obtain a cell guide section. At this time, since bending deformation concentrates on a portion where the thickness in the center in the width direction is thin (that is, a portion corresponding to the curved portion of the cell guide shape steel), the cell guide shape steel can be easily manufactured. In (e) to (f), in order to stabilize the bending deformation, it is preferable to apply a reduction at a reduction ratio of about several percent.
また、図4の(f)に示すように、U字形部内に配置される圧延ロールの凸部先端と湾曲部の内面との間に隙間を設けることが好ましい。この隙間を設けることによって、圧延ロールの凸部が対向する圧延ロールの凹部に進入する深さを浅くすることが可能となり、圧延ロールの凸部の変形や破損を抑制できる。
このようにして熱間圧延にてセルガイド用形鋼を製造すると、湾曲部には圧下が加えられず、曲げによって円弧状に湾曲したU字形状となる。なお湾曲部は、必ずしも真円の円弧である必要はなく、楕円の円弧であっても良い。
Further, as shown in FIG. 4 (f), it is preferable to provide a gap between the tip of the convex part of the rolling roll arranged in the U-shaped part and the inner surface of the curved part. By providing this gap, it is possible to reduce the depth at which the convex portion of the rolling roll enters the concave portion of the opposing rolling roll, and the deformation and breakage of the convex portion of the rolling roll can be suppressed.
When the cell guide shape steel is manufactured by hot rolling in this way, no rolling is applied to the curved portion, and a U-shape curved in an arc shape by bending is obtained. The curved portion does not necessarily have to be a perfect circular arc, but may be an elliptical arc.
なお、図4(f)において、U字形部内に配置される圧延ロールの凸部を設けず、平坦な圧延ロールと凹部を有する圧延ロールとを用いてセルガイド用形鋼を製造すると、図9に示すようなU字形部の開口部がところどころ閉塞した形状となる。このような形状のセルガイド用形鋼は、脚部の平行が確保できないので、実用に適さない。湾曲部の開口部が閉塞するのを防止するためには、図4(f)の圧延ロールの凸部を、対向する圧延ロールの凹部の1/3〜2/3程度の深さに挿入することが好ましい。 In addition, in FIG.4 (f), when the cell guide shape steel is manufactured using the flat rolling roll and the rolling roll which has a recessed part, without providing the convex part of the rolling roll arrange | positioned in a U-shaped part, FIG. The opening of the U-shaped part as shown in FIG. The shaped steel for a cell guide having such a shape is not suitable for practical use since the parallelism of the leg portions cannot be ensured. In order to prevent the opening of the curved portion from being blocked, the convex portion of the rolling roll of FIG. 4 (f) is inserted to a depth of about 1/3 to 2/3 of the concave portion of the opposing rolling roll. It is preferable.
矩形断面の鋼素材を熱間圧延して、図5に示す寸法(単位はmm)を有するセルガイド用形鋼を製造した。圧延ロールは、図4に示す孔型を有するものを使用した。なお、図4(f)の圧延ロールの凸部が対向する圧延ロールの凹部の1/2程度の深さに挿入するように設定すると、鋼素材500トンを熱間圧延した後でも凸部の変形や破損は生じなかった。このセルガイド用形鋼を発明例1とする。 A steel material having a rectangular cross section was hot-rolled to produce a cell guide steel having the dimensions shown in FIG. 5 (unit: mm). A rolling roll having a hole shape shown in FIG. 4 was used. In addition, if it sets so that the convex part of the rolling roll of FIG.4 (f) may be inserted in the depth of about 1/2 of the concave part of the opposing rolling roll, even after hot-rolling 500 tons of steel materials, There was no deformation or breakage. This cell guide shape steel is referred to as invention example 1.
また、図12に示すセルガイドに用いた等辺山形鋼(以下、比較例1という)の寸法(単位はmm)を図16に示す。
さらに、図17に示す寸法(単位はmm)を有するセルガイド用形鋼を製造した。圧延ロールは、図15に示す孔型を有するものを使用して熱間圧延を行なった。なお、図15(f)の圧延ロールの凸部を対向する圧延ロールの凹部の深奥まで挿入して、上ロールの凸部先端面と下ロールの凹部底面とによって底辺に圧下を施した。その結果、鋼素材120トンを熱間圧延した後で凸部が破損したので、熱間圧延を停止した。このセルガイド用形鋼を比較例2とする。
FIG. 16 shows the dimensions (unit: mm) of the equilateral angle steel (hereinafter referred to as Comparative Example 1) used for the cell guide shown in FIG.
Furthermore, a steel for a cell guide having the dimensions shown in FIG. 17 (unit: mm) was manufactured. The rolling roll was hot-rolled using the one having the hole shape shown in FIG. Note that the convex portion of the rolling roll in FIG. 15 (f) was inserted deep into the concave portion of the opposing rolling roll, and the bottom side was reduced by the convex portion tip surface of the upper roll and the concave bottom surface of the lower roll. As a result, the hot rolling was stopped because the convex portion was damaged after hot rolling of 120 tons of steel material. This section steel for cell guide is referred to as Comparative Example 2.
なお、図15(f)の圧延ロールの凸部が対向する圧延ロールの凹部の1/2程度の深さに挿入するように設定すると、得られたセルガイド用形鋼は図8に示すように底辺に近い脚部が変形した。このような形状の脚部を有するセルガイド用形鋼は、脚部の平行が確保されず、セルガイドとして使用するには支障が生じる。
発明例1と比較例1,2の断面積は表1に示す通りである。発明例1の断面積が最も小さく、セルガイド用形鋼の軽量化(すなわちセルガイドの軽量化)に好適であることが分かる。
In addition, when it sets so that the convex part of the rolling roll of FIG.15 (f) may be inserted in the depth of about 1/2 of the recessed part of the opposing rolling roll, the obtained shape steel for cell guides is as shown in FIG. The leg close to the base deformed. The cell guide shaped steel having such a leg portion does not ensure the parallelism of the leg portion, which causes a problem when used as a cell guide.
The cross-sectional areas of Invention Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 are as shown in Table 1. It can be seen that the cross-sectional area of Invention Example 1 is the smallest, and is suitable for weight reduction of the cell guide shape steel (that is, weight reduction of the cell guide).
次に、発明例1のセルガイド用形鋼をリブに溶接して図2に示すセルガイド(以下、発明例2という)を製造した。また図示を省略するが、比較例2のセルガイド用形鋼をリブに溶接したセルガイド(以下、比較例4という)を製造した。発明例2と比較例4のセルガイド、および比較例1の等辺山形鋼を用いた図12に示すセルガイド(以下、比較例3という)に荷重を加えた場合の変形量を、有限要素解析法で計算した。 Next, the cell guide steel of Example 1 was welded to the rib to produce the cell guide shown in FIG. 2 (hereinafter referred to as Example 2). Although not shown, a cell guide (hereinafter referred to as Comparative Example 4) in which the cell guide shape steel of Comparative Example 2 was welded to a rib was manufactured. Finite element analysis of the amount of deformation when a load is applied to the cell guide of Invention Example 2 and Comparative Example 4 and the cell guide shown in FIG. 12 using the equilateral angle steel of Comparative Example 1 (hereinafter referred to as Comparative Example 3). Calculated by the method.
有限要素解析法で計算するにあたって、図6に示すようにコンテナの高さに相当する長さ2590mmのセルガイドを想定し、そのセルガイドの中央で横方向からセルガイド用形鋼あるいは等辺山形鋼に荷重を加えるモデルを作成した。境界条件はセルガイドの両端を完全拘束とし、荷重は9.8kN,19.6kN,29.4kN,39.2kNとして、横方向の変位(mm)の最大値を求めた。その結果を表2と図7に示す。 When calculating by the finite element analysis method, a cell guide with a length of 2590 mm corresponding to the height of the container is assumed as shown in FIG. 6, and the cell guide shape steel or the equilateral mountain shape steel from the lateral direction in the center of the cell guide. A model for applying a load was created. As the boundary conditions, both ends of the cell guide were completely constrained, the loads were 9.8 kN, 19.6 kN, 29.4 kN, and 39.2 kN, and the maximum value of the lateral displacement (mm) was obtained. The results are shown in Table 2 and FIG.
表2から明らかなように、発明例2のセルガイドは横方向の変位(mm)が比較例3の1/10以下であり、強度が著しく向上した。また発明例2のセルガイドは、比較例4に比べても横方向の変位(mm)が減少した。
つまり本発明を適用して製造したセルガイド用形鋼(発明例1)は断面積が最も小さく、そのセルガイド用形鋼を用いたセルガイド(発明例2)は強度が最も高かった。
As is apparent from Table 2, the cell guide of Invention Example 2 has a lateral displacement (mm) of 1/10 or less that of Comparative Example 3, and the strength is remarkably improved. Further, the cell guide of Invention Example 2 had a smaller lateral displacement (mm) than that of Comparative Example 4.
In other words, the cell guide shape steel manufactured by applying the present invention (Invention Example 1) had the smallest cross-sectional area, and the cell guide using the cell guide shape steel (Invention Example 2) had the highest strength.
1 セルガイド
2 コンテナ
3 隔壁
4 等辺山形鋼
5 リブ
6 セルガイド用形鋼
7 湾曲部
8 脚部
9 突出部
10 底辺
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10 Bottom
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