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國產(chǎn)航母的特種鋼到底有多難做?
國產(chǎn)航母所使用的特種鋼應(yīng)該是與遼寧艦一脈相傳的,它的難度有多大呢?我們2002年將瓦良格號從烏克蘭買回來之后,在大連港口整整呆了五年就沒怎么動過,原因就是因為修復(fù)航母必須的特種鋼材料遲遲得不到有效解決,嚴(yán)重拖延了遼寧艦的改造進(jìn)度。
(銹跡斑斑的瓦良格號)
當(dāng)然了,最終經(jīng)過了鞍鋼集團(tuán)上下一心的集中攻關(guān),國產(chǎn)航母用鋼最終得以突破,我國也成為世界上少數(shù)能夠制造航母特種鋼的國家之一,正是因為材料問題解決,遼寧艦得以順利服役,國產(chǎn)航母也能夠快速建造下水,但是背后的艱辛歷程也讓人更加理解軍工科技人員的努力付出!
(煥發(fā)新生的遼寧艦)
我們了解最多的航母用鋼莫過于甲板鋼,甲板鋼的技術(shù)含量在航母特種用鋼中算是數(shù)一數(shù)二的存在。甲板鋼需要承受艦載機(jī)數(shù)十噸機(jī)體以數(shù)百公里的速度強(qiáng)力沖擊,又要被發(fā)動機(jī)尾焰數(shù)千度的高溫炙烤,在戰(zhàn)時還要能夠抵御一定的***爆炸輸出,因此其本身材料屬性指標(biāo)就非常高,屈服強(qiáng)度要求至少在500MPA以上,而且還必須有不錯的耐高溫性能和強(qiáng)度韌性,但是為了減重,厚度又不能超過50毫米,真是蜀道難,難于上青天!
而在加工時,因為甲板需要由多塊鋼板焊接而成,為了在甲板上減少焊縫,增加強(qiáng)度,減少建造周期和成本,因此甲板鋼板還要盡量的寬大,一塊甲板鋼兩側(cè)之間的耐壓強(qiáng)度偏差還不能超過10MPA,不然很容易導(dǎo)致甲板在使用一段時間后出現(xiàn)凹凸不平,使用壽命降低,甚至威脅艦載機(jī)安全。面對這一世界難題,鞍山鋼鐵集團(tuán)的員工們基本上是沒日沒夜的進(jìn)行攻關(guān),最終在一年半之內(nèi)就交出了成品!
而軋制超大型甲板鋼板的世界最大5.5米級四輥可逆式雙機(jī)架寬厚板軋機(jī)也由一重集團(tuán)研發(fā)出來,最終我國制造并軋制出來的甲板鋼不僅金屬性能優(yōu)異,并且寬度達(dá)到5.5米,長度超過40米,整體技術(shù)指標(biāo)與美國福特級使用的HSLA-115型特種鋼不相上下!
除了甲板鋼,航母上使用最多的就是對稱球扁鋼,這種鋼材主要是用于建造大型船舶的龍骨、加強(qiáng)筋以及修復(fù)加固使用,遼寧艦的修復(fù)就曾經(jīng)使用了數(shù)百噸的對稱球扁鋼。球扁鋼按理來說不算是一種很高技術(shù)的鋼材制品,但是由于航母技術(shù)指標(biāo)高出民用好幾個檔次,而且遼寧艦需要的對稱球扁鋼形狀非常特殊,當(dāng)時國內(nèi)并沒有專門的生產(chǎn)線和熱處理設(shè)備,生產(chǎn)此類鋼材的技術(shù)和經(jīng)驗更是為零,但是當(dāng)時任務(wù)重,時間緊,難度瞬間被拉升好幾倍。鞍鋼所在的水面艦船科研室經(jīng)過三個月幾乎不眠不休的努力,最終成功保證了對稱球扁鋼的正常生產(chǎn)和供應(yīng),艱難程度不要亞于甲板鋼!
目前國產(chǎn)航母除了30%技術(shù)相對較低的結(jié)構(gòu)鋼之外,包括甲板鋼、球扁鋼、上層建筑結(jié)構(gòu)鋼在內(nèi)的70%關(guān)鍵部位鋼材都由鞍鋼集團(tuán)供應(yīng)。在許多人爭相吐槽國企的時候,鞍鋼用實際行動證明了自己是國民經(jīng)濟(jì)乃至軍工行業(yè)的中流砥柱!結(jié)結(jié)實實打了許多噴子的臉!
特種鋼其實是在碳素鋼中按照比例加入不同的合金元素,使其達(dá)到自己想要的特性,這就是特種鋼,特種鋼的用途很廣,從橋梁,核反應(yīng)堆冷卻到航母都有他的身影,根據(jù)不同的需要來制造不同特性的特種鋼。
航母所使用的特種鋼也有許多種,因為航母每個部位所需要的特種鋼特性是不一樣的,比如航母在海水中航行的交通工具,它的船體必須要有很強(qiáng)的耐腐蝕性,當(dāng)然涂裝是一方面,其本身的耐腐蝕能力也是一方面,另外,像航母甲板,必須要有足夠的耐熱性,因為飛機(jī)在起飛的時候會噴出高溫火焰,因此在這部分的特種鋼特性是耐熱性要高,6鉬鋼由于還有很高的鉬,所以耐腐蝕性,耐高溫能力很強(qiáng)。
在艦載機(jī)起飛和降落的過程中,艦船也要承載很大的沖擊力和壓力,而且他還需要有抵抗爆炸的能力。
除了這些,船體本身不是一個平面,因此他還需要有一定的曲服度才能加工成船,而這種金屬材料需要有0.2%的殘余變形應(yīng)力值極限,如果大于極限的外力作用會使零件永久失效,無法修復(fù),因此特種鋼的技術(shù)掌握非常復(fù)雜。
航母的體積很大,因此需要的鋼板面積也大,它必須達(dá)到長40米,寬5.5米的要求,焊接縫越少越好,以免因為焊接縫過多而造成地面凹凸不平的隱患,而直接鍛造大面積的特種鋼也是一個很大的挑戰(zhàn),全世界有能力制造特種鋼的國家屈指可數(shù),當(dāng)年我國從烏克蘭購買了瓦良格號,歷盡千辛萬苦帶回國之后,整個航母已經(jīng)是銹跡斑斑,對他的改造也因為特種鋼的原因而推遲了五年,后來在鞍鋼集團(tuán)上下團(tuán)結(jié)努力的基礎(chǔ)上用最短的時間克服了特種鋼的難題,遼寧號70%的鋼都是由鞍鋼提供。
我國現(xiàn)在不僅僅已經(jīng)不需要依靠外國技術(shù)制造特種鋼,而且還研發(fā)出了可以抵抗兩千兩百兆壓強(qiáng)的超級鋼,這種鋼的制作要求,第一特種鋼要更高,比如他需要有五倍以上的壓力進(jìn)行壓軋,然后迅速冷卻控制溫度才能夠形成這種鋼,結(jié)構(gòu)組織很細(xì)膩,不容易變形,強(qiáng)度特別高韌性也好。
(本文由風(fēng)云一點通原創(chuàng)首發(fā))
航母所使用的鋼材可不是一般的鋼材,是經(jīng)過特殊技術(shù)得到的特種鋼材,全球只有五個國家具備生產(chǎn)航母特種鋼材的能力,之前我國購買的“瓦良格”號航母,就是因為在鋼材上技術(shù)不過關(guān),所以才讓他在港口漂了幾年。
特種鋼材質(zhì)量的好懷直接影響軍隊的戰(zhàn)斗力,從裝甲車,艦艇,飛機(jī),航母等都需要特種鋼材,目前我國和美國算是這個領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。
航母的不同部位需要用不同的鋼材,首先是主體的結(jié)構(gòu)鋼材,比如龍骨,水密隔板材等,國際公認(rèn)的是勞氏船舶標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的合金造船鋼,另一種是浸泡在水線下的裝甲鋼,或者是在甲班上的建筑用鋼,每個國家的制造技藝和材料用途各不相同,他們的厚度都不一樣,耐腐蝕性,高溫性也需要根據(jù)不同部位進(jìn)行調(diào)整,因為航母是常年泡在水中,海水是咸的,腐蝕性更強(qiáng),因此艦體需要耐腐蝕,而飛機(jī)起飛的甲板,則需要耐高溫,因為飛機(jī)起飛時會噴出高溫烈焰,所以需要突破不同部位性質(zhì)不同的特種鋼材技術(shù)。
航母體型巨大,在制造時需要很多鋼板,但鋼板太多航母強(qiáng)度就會降低,所以還得有能力制作大型鋼板。我國擁有世界上最大的軋機(jī),可以壓出長40米,寬五米半的巨型鋼板,這也是我國能夠快速建造剛才的重要原因,另外我國還研發(fā)了先進(jìn)的卷板機(jī),目前最大的卷板機(jī)噸位已經(jīng)超過了8000噸,這種8000噸級的卷板機(jī)可以用于制造大型攻擊核潛艇以及戰(zhàn)略核潛艇等。
目前,我國已經(jīng)研制出了屈服度到2200的超級鋼板,當(dāng)年買回“瓦良格”號無法維修的窘境已經(jīng)一去不復(fù)返,未來我國還會突破更多被外國壟斷的技術(shù),國家會越來越強(qiáng)。 【本文由瑯琊利劍原創(chuàng),禁止侵權(quán)】
我國當(dāng)年買回俄羅斯的“瓦良格”號,一直在大連海港呆著,好幾年沒有動靜,原因是什么?原來就是我國沒有航母鋼材,連“瓦良格”號修都修不了。據(jù)說,“瓦良格”號剛拖來時就想修,當(dāng)時大連造船廠和海軍的人對“瓦良格”號進(jìn)行了檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn),俄國人的造船水平比國內(nèi)高得多。其中僅“瓦良格”號用的鋼板,中國就根本沒有。
我們國內(nèi)的軍艦用鋼也是抗海水腐蝕的,但是性能一般,所以必須要刷防銹漆。一般軍艦,每三四年就要進(jìn)船塢進(jìn)行艦艇底部附著物,并重新刷防銹漆的大修。否則,海水對軍艦底部的腐蝕,會嚴(yán)重影響艦艇的防護(hù)能力。而“瓦良格”號用的是俄羅斯的軍艦特殊鋼,在運到中國之前,已經(jīng)好多年沒有進(jìn)行過防銹處理了,但是通過國內(nèi)檢查后發(fā)現(xiàn),“瓦良格”號用的鋼,可以自然抵抗海水腐蝕,所以“瓦良格”號外表面狀態(tài)很好,中國拉來后,一直沒有涂裝,就在碼頭那里裸放著。一般重要軍艦都是無磁的,即可以防止磁性水雷或者通過磁力探測到軍艦。但地球自身是有磁場的,即使用低磁鋼打造起來的軍艦,在航行幾年后,受地球磁場同化,軍艦的鋼鐵也會帶上磁力,所以一般三四年后,軍艦要回船塢進(jìn)行逆向消磁。而“瓦良格”號用的鋼可以說是絕磁的,其從建造到運回中國,足足將近15年,到中國經(jīng)過重新檢測,磁力依然為零。當(dāng)時一個接觸“瓦良格”號的專家曾感嘆說:“俄羅斯還是厲害,主要人家基礎(chǔ)好,蘇聯(lián)留下的家底,中國就是追上20年,也很難全面超越啊,尤其是基礎(chǔ)工業(yè)水平,嚴(yán)重制約了軍事設(shè)備的發(fā)展?!?/p>
“瓦良格”號運到大連后,大連造船廠立刻對其進(jìn)行試修復(fù)。首先發(fā)現(xiàn)的問題是,我們國家的鋼板根本不行,比人家差了很多,用我們的鋼板進(jìn)行焊接,發(fā)現(xiàn)連接處強(qiáng)度根本不夠,即使勉強(qiáng)修復(fù),對“瓦良格”號整體防護(hù)性能也造成了很大的下降。所以,從2000年起,我國開始與俄羅斯談判,要引進(jìn)俄羅斯的軍用特殊鋼生產(chǎn)技術(shù)。但是俄羅斯要價很高,條件也比較苛刻,光談判,就談了很長時間。技術(shù)引進(jìn)后,國內(nèi)組織技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。國內(nèi)最先進(jìn)的特殊鋼生產(chǎn)基地是撫順特鋼公司(日本人1937年建的),中國的核潛艇,火箭,沈飛的飛機(jī)發(fā)動機(jī),用的鋼基本都是撫順特鋼造的。
但當(dāng)時撫順特鋼進(jìn)行國企改革,工人下崗很多,除了幾個軍品生產(chǎn)車間,幾乎處于半停產(chǎn)狀態(tài)。后來,遼寧省用效益較好的大連鋼廠聯(lián)合撫順特鋼組建了東北特鋼集團(tuán)(還上市了),由大連鋼廠出錢,撫順特鋼出技術(shù),在大連建了一個生產(chǎn)這種俄羅斯軍用特殊鋼的生產(chǎn)基地,花了十幾個億,并且每年還要給俄羅斯交很多專利費。
我國軍事領(lǐng)域大量使用的鋼材是907A、945和921A鋼,是我國“十五”重點技術(shù)攻關(guān)項目。1985年以來,我國艦船材料研究部門和有關(guān)鋼廠相繼研制了屈服強(qiáng)度達(dá)390兆帕的907A鋼、屈服強(qiáng)度為440兆帕的耐蝕高韌性含鎳鉻的945鋼和屈服度達(dá)590兆帕的921A鋼?,F(xiàn)在中國生產(chǎn)出來的A710鋼,和美國目前使用的高強(qiáng)度HSLA-80鋼在生產(chǎn)工藝方面有點類似。鞍鋼鋼鐵研究所對還對美國最新型的HSLA-100特種鋼的生產(chǎn)、金相組織和性能進(jìn)行了試驗研究和初步探討,發(fā)現(xiàn)這種鋼在我國現(xiàn)有條件下進(jìn)行生產(chǎn)是可行的。中國的航母用鋼問題,在近年來才有突破性的進(jìn)展。日本共同社于2009年7月19日援引加拿大權(quán)威軍事雜志《漢和防務(wù)評論》的文章說,中國即將開始建造的***的鋼鐵,是由中國上海寶鋼制造的特種鋼,而寶鋼公司建立時,日本曾經(jīng)出資并提供技術(shù)。
《漢和防務(wù)評論》曾指出,中國首個國產(chǎn)航母將會在上海長興造船廠制造,之所以選在該廠建造,是因為比較方便從寶鋼運輸特種鋼鐵。寶鋼是1***8年《中日友好條約》結(jié)成以后,作為中日經(jīng)濟(jì)合作象征事業(yè)建立起來的。日本方面用***開發(fā)援助(ODA)提供資金,技術(shù)由是新日鐵提供。現(xiàn)在,寶鋼作為中國首屈一指的鋼鐵生產(chǎn)廠,給軍用船舶提供了很多鋼材?!稘h和防務(wù)評論》說,中國寶鋼自從2005年引進(jìn)新技術(shù)以來,已經(jīng)達(dá)到了航母使用的高強(qiáng)度鋼材國產(chǎn)化要求。航母的建造,除了需要特種鋼之外,還需要大型的特寬厚鋼板軋機(jī)。在軍用造船領(lǐng)域,寬厚鋼板是一個無法回避的問題,航母尤其如此。以美國“尼米茲”級航母為例,其飛行甲板面積達(dá)18200平方米,相當(dāng)于3個足球場,由50毫米厚的HSLA-80鋼板和復(fù)合裝甲材料組成。飛行甲板既要承受戰(zhàn)機(jī)起降時的強(qiáng)大沖擊力和火焰灼燒,又要有足夠的防彈能力,因此必須要用大尺寸鋼板,以減少焊縫增加強(qiáng)度。若想制造出***用的寬厚鋼板,需要5000毫米以上的現(xiàn)代化特寬厚鋼板軋機(jī),而這種軋機(jī),設(shè)備噸位達(dá)7萬多噸,廠房面積達(dá)20萬平方米,投資達(dá)60多億元,建設(shè)期需要6年以上
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