一種耐磨鋼散貨集裝箱設計及應用

劉榮

隨著散貨運輸技術的發(fā)展，以往散貨集裝箱只適于裝運普通顆粒狀、粉末狀貨物的概念逐步改變，越來越多的礦石、廢鋼、鋼球等貨物開始采用散貨集裝箱運輸。普通散貨集裝箱耐沖擊、耐磨損性能較差，礦石、廢鋼、鋼球等貨物易對箱體造成損壞，從而縮短集裝箱使用壽命;此外，普通散貨集裝箱與貨物接觸的箱體板較厚，使得箱體自重增加和載質量減小，導致運輸經濟效益不佳。為了滿足特殊貨物對箱體耐沖擊性、耐磨性和耐腐蝕性的要求，太倉中集特種物流裝備有限公司在充分調研市場的基礎上，設計一種耐磨鋼散貨集裝箱，以延長散貨集裝箱使用壽命，改善散貨集裝箱運輸效益。

1 設計方案

依據國際標準化組織最新集裝箱標準及船級社相關檢驗規(guī)范設計耐磨鋼散貨集裝箱。此類專用散貨集裝箱除具有普通散貨集裝箱的使用功能外，還可以滿足托盤、鋼卷、超長貨物的運輸要求。耐磨鋼散貨集裝箱具體設計內容如下。

（1）采用20英尺硬開頂結構形式，使其具有20英尺集裝箱多功能運輸能力，滿足客戶返程裝載多種貨物的要求，以提高集裝箱使用效率。

（2）與貨物接觸的箱體材料采用高強度耐磨鋼，以免運輸過程中貨物移動產生的沖擊力損壞箱體，使集裝箱使用壽命遠超普通散貨集裝箱。

（3）箱體一端采用對開門結構，滿足從端門使用叉車裝卸普通托盤等貨物的要求。

（4）箱體前端下部設置上翻卸貨門，以便通過自卸車或自卸油缸裝置使箱體沿長度方向傾斜，從而實現從箱體前端小門卸料。

（5）頂部采用鋼結構頂蓋，不僅便于抓斗機從集裝箱頂部快速裝料，而且便于運輸鋼管等超長貨物。

（6）外部尺寸為6 058 mm？ 438 mm？ 591 mm，箱內容積為3，額定載質量為30 t，重箱堆碼6層。

2 主要結構及創(chuàng)新點

箱體包括端門、側墻、前墻、底板及內角柱、內封板和前楣板等，均采用進口WearTuf450高強度耐磨鋼材料，其屈服強度為1 175 MPa，抗拉強度為，平均布氏硬度為450。這種耐磨鋼是經過淬火和回火調質處理的完全馬氏體結構耐磨鋼，能夠保證鋼板的高硬度和高強度，具有良好的耐磨、可焊和冷成型性能，有利于減輕箱體結構部件磨損和降低損耗成本。樣箱試制小組的焊接工程師通過多次焊接試驗和工藝評定，確定耐磨鋼專用焊接規(guī)范和焊接材料：焊接時使用低氫焊條，減少氫攝入和氫裂風險;在低應力區(qū)焊接，根據情況對鋼板進行預熱;為了獲得更好的焊接效果，焊接前須清潔焊道，如除濕、除油和清理切削屑等;盡量在開坡口的焊道焊接，而不是直接在鋼板軋制邊緣焊接;薄板焊接應在保證焊透的前提下盡量選用較低的熱輸入，可結合采用斷續(xù)焊、跳躍焊及工裝夾具等，以減少焊接變形。

在采用耐磨鋼制造箱體構件的過程中，高強度耐磨鋼對其沖壓所需的彎曲力、回彈效應及最小允許彎曲半徑提出更高要求。沖壓工程師與車間工人通過多次壓制試驗調整壓型模具的圓弧，實現高強度耐磨鋼壓制成型。

硬開頂結構與散貨集裝箱結構相結合的結構設計方案及特殊的頂蓋設計方案既能保證箱體內部容積最大化，又能確保頂蓋操作簡單便捷。此設計的目的在于，使集裝箱不僅能運輸礦石、廢鋼、鋼球等貨物，還可以取代篷布軟開頂集裝箱運輸鋼管等超長貨物，同時可滿足顆粒狀散貨的運輸要求，從而提高集裝箱的利用效率。此外，特殊的頂蓋設計便于從集裝箱頂部裝卸超長貨物，使貨物裝卸效率顯著提高。頂蓋四周內側采用特殊密封膠條結構，可通過兩側鎖桿機構將頂蓋鎖緊于頂側梁上，使頂蓋與頂側梁之間通過膠條壓縮達到良好的密封性，從而滿足集裝箱的水密要求。

為了方便客戶輕松打開頂蓋，在側墻上設置一種特殊結構的鎖桿保險裝置。鎖桿手柄利用掛鉤裝置的重力作用，操作安全、簡單、便捷，避免了普通插銷結構保險裝置在運輸過程中易出現插銷跳出的問題。新鎖桿保險裝置設計方案不僅有利于縮短鎖桿操作時間，而且可以防止誤操作。

3 產品先進性

（1）耐磨鋼的使用大大延長散貨集裝箱的使用壽命。

（2）在樣箱制造過程中，通過大量焊接工藝試驗和折彎壓型工藝試驗，總結耐磨鋼焊接和沖壓加工工藝規(guī)范，配置相關的焊接工裝和成型模具，為耐磨鋼散貨集裝箱批量生產積累大量技術參數。

（3）滿足散貨、托盤、鋼卷、超長件等多種貨物的運輸要求。

（4）頂蓋、側鎖桿等結構設計新穎，操作簡單、方便，獲批多項專利技術。

4 樣箱試驗要求

按照ISO 1496-4：2013《系列1貨運集裝箱 技術要求和試驗方法 第4部分：無壓干散貨集裝箱》和船級社試驗要求，樣箱在批量生產前完成堆碼、橫向剛性、縱向剛性、吊頂、吊底、底板、側板、端板、頂蓋等結構強度試驗及水密試驗和裝卸料模擬試驗，所有設計結構均滿足試驗要求，并獲得相關船級社頒發(fā)的船檢證書。耐磨鋼散貨集裝箱樣箱如圖1所示。

5 市場前景及推廣

太倉中集特種物流裝備有限公司將耐磨鋼用于集裝箱工業(yè)，解決耐磨鋼焊接和沖壓成型加工難點，成功研制出新型耐磨鋼散貨集裝箱并實現批量生產，在行業(yè)中起到先導作用。耐磨鋼材料的卓越性能不僅有助于延長集裝箱使用壽命，而且可以滿足客戶對集裝箱輕量化的設計和應用要求，在集裝箱工業(yè)領域擁有廣闊的應用空間和較高的推廣價值。目前，進口耐磨鋼的價格較高，加之加工制造成本較高，使得耐磨鋼散貨集裝箱的價格遠遠高于普通散貨集裝箱。未來，采用國產耐磨鋼取代進口耐磨鋼是耐磨鋼散貨集裝箱產品的發(fā)展方向。

當前，耐磨鋼散貨集裝箱的實際使用效果還有待市場驗證。隨著礦石、廢鋼邊角料、鋼球等沖擊力較大散貨運輸需求的增加，高強度和高耐磨性散貨集裝箱的應用市場將不斷拓展，相信耐磨鋼散貨集裝箱將得到越來越多客戶的青睞。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2018-09-19）