JP2009101770A - セルガイド用形鋼の製造方法およびその製造に用いる中間素材 - Google Patents

Abstract

【課題】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するセルガイド用形鋼を効率良く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の製造方法、およびその製造に用いる中間素材を提供する。
【解決手段】所定の温度に加熱した矩形断面の鋼素材６に、上下一対のカリバーロールを複数組用いる熱間圧延設備にて圧下を施して、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７を有しかつ湾曲部から斜め方向に延伸する２枚の脚部８とその脚部の先端から外側に延伸する２枚の突出部９とを有する中間素材とし、中間素材を室温まで冷却した後、中間素材の湾曲部に曲げ加工を施す。
【選択図】図１

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）の製造方法、およびセルガイド用形鋼の製造に用いる中間素材に関するものである。

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７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。

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９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８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９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。

これに対して特許文献１には、図10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。図11は、図10に示すセルガイド用形鋼の断面図である。この技術は、図10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12に示すような孔型を有する上下一対の圧延ロール（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。

脚部８の外側面同士の間隔Ｌが大きくなると、図７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10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13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10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13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。

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13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。
特開2002-274483号公報

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するセルガイド用形鋼を効率良く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の製造方法、およびその製造に用いる中間素材を提供することを目的とする。

本発明は、所定の温度に加熱した矩形断面の鋼素材に、上下一対のカリバーロールを複数組用いる熱間圧延設備にて圧下を施して、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、中間素材を室温まで冷却した後、中間素材の湾曲部に曲げ加工を施してセルガイド用形鋼を製造するセルガイド用形鋼の製造方法である。

また本発明は、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、湾曲部の両端から斜め方向に延伸される２枚の脚部とを有し、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の製造に用いる中間素材である。
本発明の中間素材においては、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。

なお本発明で得られるセルガイド用形鋼は、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。

本発明によれば、セルガイド用形鋼を熱間圧延で効率良く製造でき、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。

まず、本発明を適用して得られるセルガイド用形鋼について説明する。
図１は、本発明を適用して得られる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、本発明によって得られるセルガイド用形鋼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11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の熱間圧延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。

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。図３は、図２に示すセルガイドの斜視図である。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９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。

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７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。

また、後述する中間素材の突出部９の厚みＴ₁ ，脚部８の厚みＴ₂ ，湾曲部７の厚みＴ₃ が、Ｔ₁ ＞Ｔ₂ ＞Ｔ₃ の関係を満足すると、セルガイド用形鋼のＴ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ が、同様にＴ₁ ＞Ｔ₂ ＞Ｔ₃ の関係を満足するようになる。セルガイド用形鋼の突出部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、後述する曲げ加工にて湾曲部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。

次に、本発明のセルガイド用形鋼の製造方法、およびセルガイド用形鋼の製造に用いる中間素材について説明する。
図４は、セルガイド用形鋼の熱間圧延で使用するカリバー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、図４の(a)〜(d)に示すように上下一対で１組をなすカリバーロールで順次圧下を施して、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Ｗ字形状を呈する中間素材を得る。この図４の(a)から(d)までが熱間圧延である。

なお、図４には４組のカリバーロールを使用する例を示したが、本発明では熱間圧延で使用するカリバーロールの数は４組に限定しない。カリバーロールの数は、鋼素材の寸法や材質等に応じて適宜設定する。
この熱間圧延の段階で、脚部と突出部が直角をなすように圧下を加える。中間素材の脚部と突出部を直角にすることによって、後述する曲げ加工にて湾曲部を曲げて得られるセルガイド用形鋼の脚部と突出部が直角をなす。熱間圧延にて中間素材の湾曲部の厚みＴ₃ を最も薄くするので、曲げ加工による変形が湾曲部に集中するので、容易にセルガイド用形鋼を製造できる。

このようにして得た中間素材を室温まで冷却する。その状態を図４(e)に示す。
次いで、冷却された中間素材の湾曲部に曲げ加工を施してセルガイド用形鋼を製造する。その状態を図４(f)に示す。湾曲部の曲げ加工は特定の手段に限定せず、従来から知られている技術を使用する。ただし、曲げ加工にカリバーロールを使用すると、ロールの凸部をＵ字形状部に挿入するため、セルガイド用形鋼のＵ字形状部の内面に表面疵が生じ易いので、Ｕ字形状部の内部を空洞にしたまま曲げ加工を行なう技術が好ましい。たとえば、左右一対で１組をなすフラットロールを少なくとも１組用いて脚部の外表面を押圧すれば、カリバーロールを使用せずに湾曲部の曲げ加工を行なうことが可能である。その場合、湾曲部には圧下が加えられないので、曲げ加工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。なおフラットロールは、脚部の外側面に接触する面が平坦なロールを指す。

また、左右一対のフラットロールに加えて、曲げ加工の寸法精度を向上させる目的で、たとえば突出部の下面に接する補助ロールを使用しても良い。さらに、フラットロールに替えて、脚部から湾曲部に沿う形状に加工したロールを使用しても良い。
このようにして、熱間圧延と曲げ加工によってセルガイド用形鋼を製造すれば、カリバーロールの変形や破損を抑制でき、かつ孔型の数を削減できる。その結果、セルガイド用形鋼の生産性が大幅に向上する。

また、フラットロールを用いて湾曲部の曲げ加工を行なうことによって、従来のカリバーロールによる加工に比べて摩擦を減少することが可能となる。その結果、セルガイド用形鋼に表面疵が発生するのを防止できる。

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（長さ20ｍ）を製造した。カリバーロールは図６(a)〜(d)に示す孔型を有するものを４組使用して中間素材とし、その中間素材を図６(e)に示すように一旦冷却し、ショットブラストでスケールを除去して塗装を行なって塗料が乾燥した後、さらに図６(f)に示すようにフラットロールを使用してセルガイド用形鋼とした。なお図６にはフラットロールを１組図示したが、中間素材からセルガイド用形鋼を得るにあたってフラットロールを２組使用した。

このようにしてセルガイド用形鋼を50本製造する間、支障なく操業を継続できた。また、得られたセルガイド用形鋼には表面疵は認められなかった。

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。 図１に示すセルガイド用形鋼を用いて製造したセルガイドの例を模式的に示す断面図である。 図２に示すセルガイドの斜視図である。 本発明で用いるカリバーにロールの孔型を順次示す断面図である。 発明例のセルガイド用形鋼の寸法を示す断面図である。 図５に示すセルガイド用形鋼の製造のために用いたロールを順次示す断面図である。 セルガイドを隔壁に配設する例を模式的に示す断面図である。 従来のセルガイドの例を示す斜視図である。 図８に示すセルガイドを拡大して示す断面図である。 従来のセルガイドの他の例を模式的に示す斜視図である。 図10に示すセルガイド用形鋼の断面図である。 図10に示すセルガイド用形鋼の製造過程で使用するカリバーロールの孔型を順次示す断面図である。 図10に示すセルガイド用形鋼の脚部の外側面同士の間隔を狭めるために使用する圧延ロールの孔型を示す断面図である。

符号の説明

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
11a カリバーロール
11b カリバーロール
12a フラットロール
12b フラットロール

Claims (3)

1. 所定の温度に加熱した矩形断面の鋼素材に、上下一対のカリバーロールを複数組用いる熱間圧延設備にて圧下を施して、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前記湾曲部から斜め方向に延伸する２枚の脚部と前記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、前記中間素材を室温まで冷却した後、前記中間素材の前記湾曲部に曲げ加工を施してセルガイド用形鋼を製造することを特徴とするセルガイド用形鋼の製造方法。
2. 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、前記湾曲部の両端から斜め方向に延伸される２枚の脚部とを有し、前記脚部の垂直方向かつ外側に延伸される２枚の突出部を前記脚部の先端に設けることを特徴とするセルガイド用形鋼の製造に用いる中間素材。
3. 前記中間素材の突出部の厚みＴ₁ 、前記脚部の厚みＴ₂ および前記湾曲部の厚みＴ₃ が、Ｔ₁ ＞Ｔ₂ ＞Ｔ₃ の関係を満足することを特徴とする請求項２に記載のセルガイド用形鋼の製造に用いる中間素材。
   

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