(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、さらに続く孔型により前記中間素材の前記湾曲部を曲げて前記脚部を互いに平行に形成することを特徴とするセルガイド用形鋼の製造方法。
【請求項２】
前記中間素材の前記湾曲部を曲げる際に、前記湾曲部と前記脚部とからなるＵ字形部内に配置される圧延ロールの凸部先端と前記湾曲部の内面との間に隙間を設けることを特徴とする請求項１に記載のセルガイド用形鋼の製造方法。
【請求項３】
前記中間素材の前記脚部と前記突出部が直角をなすことを特徴とする請求項１または２に記載のセルガイド用形鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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）の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2002-274483号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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、湾曲部と脚部とからなる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。
【発明の効果】
【００１１】
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ので、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造方法で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。
【図２】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３】図２に示すセルガイドの斜視図である。
【図４】図１に示す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。
【図５】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６】有限要素解析法のモデルを示す斜視図である。
【図７】有限要素解析法で求めたデータを示すグラフである。
【図８】比較のために製造したセルガイド用形鋼の例を模式的に示す断面図である。
【図９】比較のために製造したセルガイド用形鋼の例を模式的に示す断面図である。
【図１０】従来の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。
【図１１】図10に示すセルガイドの斜視図である。
【図１２】図10に示すセルガイドを拡大して示す断面図である。
【図１３】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１４】図13に示すセルガイド用形鋼の断面図である。
【図１５】図13に示す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。
【図１６】図12に示すセルガイドの寸法を示す断面図である。
【図１７】比較のために製造したセルガイドの寸法を示す断面図である。
【図１８】図13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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本発明の製造方法で得られるセルガイド用形鋼について説明する。
図１は、本発明の製造方法で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、本発明の製造方法で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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【実施例】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
【表１】
0005445613.tif 000002
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
【表２】
0005445613.tif 000003
【００２８】
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。
【符号の説明】
【００２９】
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
【図１】
0005445613.tif 000004
【図２】
0005445613.tif 000005
【図３】
0005445613.tif 000006
【図４】
0005445613.tif 000007
【図５】
0005445613.tif 000008
【図６】
0005445613.tif 000009
【図７】
0005445613.tif 000010
【図８】
0005445613.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0005445613.tif 000013
【図１１】
0005445613.tif 000014
【図１２】
0005445613.tif 000015
【図１３】
0005445613.tif 000016
【図１４】
0005445613.tif 000017
【図１５】
0005445613.tif 000018
【図１６】
0005445613.tif 000019
【図１７】
0005445613.tif 000020
【図１８】
0005445613.tif 000021