摘要:大型鋼鐵生產聯合企業的“板坯連鑄”生產線,早年間沒有連鑄生產工藝的時候,航母用鋼材冶煉完成後採用模鑄工藝,就是用一個鑄鐵材質的鋼錠模加上澆鑄底盤、中鑄管和各種耐火磚組成爐後工段,等鋼水冶煉完成後出盛到鋼罐內,再由吊車將鋼水罐吊到中鑄管上面開始澆鑄。目前可以冶煉和連鑄航母用鋼的國家,就是因爲航母飛行甲板的超長超寬的軋製出現了“技術瓶頸”,因爲這類板材要求使用軋輥長度超過5000毫米的板材軋機,也就是通常所說的“寬厚板軋機”,這種軋機在全世界是非常罕見。

航空母艦用鋼是怎樣生產出來的?

福特級航母第二艘“肯尼迪”開工儀式上切割艦體用的第一塊鋼板。

航母的建造是一個大系統工程,從設計開始→建造完成,非得是舉國體制和全國上萬家設計單位和企業協作才能完成!那麼,航母建造的最基本材料鋼材這方面是怎樣生產出來的呢?其實,航母的鋼材也與其它鋼牌號生產流程是一樣的,需要經過冶煉→鑄錠(連鑄板坯、型材坯)→軋製→定尺→熱處理→精整……這樣一個較複雜生產流程。

航空母艦用鋼是怎樣生產出來的?

圖片上是美軍航母用鋼板的成分表,HY-80/HSLA–80鋼是早年間美國製造“尼米茲級”所用的鋼材、HSLA–100則是目前“福特級”的鋼材(裏面≤51就是飛行甲板鋼材的厚度),這兩種鋼材總體性能與潛艇耐壓殼體所用的HY–80鋼材基本相同。

從上面美軍航母的這兩個牌號鋼材來看,凡事掌握了生產潛艇耐壓殼體鋼的國家都可以研製航空母艦用鋼材,也就是說在冶煉這個階段沒有問題,即便是因爲用量太少不去特爲的研製航母專用鋼,也完全可以用HY-80來替代,在這個階段約10個左右的國家在門檻之內。

航空母艦用鋼是怎樣生產出來的?

圖片上是大型鋼鐵聯合企業轉爐鍊鋼的情景,由吊車將鐵水包吊至轉爐上面→將炙熱的鐵水倒入轉爐內→再用氧氣槍對爐內的鐵水進行吹氧,採用“氧化法”鍊鋼…轉爐鍊鋼是目前應用最廣泛的鍊鋼方式,由於冶煉時間短、負能源(轉爐鍊鋼時大量的氧氣沒有充分的助燃,形成一氧化碳,也就是通常所說的“轉爐煤氣”,經過回收再利用…最後成本合算,回收再利用所獲得的利潤反而要比製氧的費用高,也就形成所謂的“負能源”)批量生產大…等特點,是目前冶煉航母用鋼和其它水面艦艇用鋼的鍊鋼爐首選。

航空母艦用鋼是怎樣生產出來的?

鋼水冶煉完畢後不能直接澆鑄,還需要進行“爐外精煉”工序流程,所謂“爐外精煉”就是二次鍊鋼,鋼水在轉爐內冶煉會有:夾雜、氣泡…一些冶煉缺陷,需要採用“二次鍊鋼”的方式將夾雜、氣泡去除(通常是使用惰性氣體)並且再一次合金化和進一步去除硫磷,是鋼水更加純淨,上面是LF爐外精煉。

航空母艦用鋼是怎樣生產出來的?

大型鋼鐵生產聯合企業的“板坯連鑄”生產線,早年間沒有連鑄生產工藝的時候,航母用鋼材冶煉完成後採用模鑄工藝,就是用一個鑄鐵材質的鋼錠模加上澆鑄底盤、中鑄管和各種耐火磚組成爐後工段,等鋼水冶煉完成後出盛到鋼罐內,再由吊車將鋼水罐吊到中鑄管上面開始澆鑄…像航母用鋼材需要澆鑄成13.1噸一個的大型鋼錠,型材是8.3噸一個的。

但是,模鑄法工藝生產效率低、成本高、工序繁雜,並且澆鑄完成的鋼錠需要在模內進行保溫緩冷,否則鋼錠內部冷卻不均勻就脫模會把鋼錠拉裂…這得好幾天時間!還有就是大型鋼錠不能直接進入到軋機去軋製鋼板,需要使用“開坯機”將它製成(碾壓)適合軋機再加工板坯。這樣的繁雜工序流程無形當中增加了生產成本!所以,現在採用爐外精煉與連鑄工藝,取消模鑄、開坯這個工序。連鑄工藝適合大批量生產並且節省成本(燃料費用很高的)和節省時間。

目前世界上擁有150~300噸大型鍊鋼用轉爐和大型板坯連鑄生產線的國家也有10個左右,大型轉爐和大型板坯連鑄機是鋼鐵聯合企業的標準配置。

航空母艦用鋼是怎樣生產出來的?

圖片上是世界上第一艘核動力航空“企業號”建造時的情景,這塊鋼板就是飛行甲板用鋼板,長度超過20米、寬度超過5米,但是航母飛行甲板的鋼板不能過厚,太厚了就會形成巨大的“死重量”!這就航母自身的重量增加了很多,結果就是航母的主機所輸出功率沒有用在航速和航程上,被“死重量”白白的消耗掉了。

航母飛行甲板用鋼板都是超長、超寬,厚度很大的定尺鋼板,排水量6萬~10萬噸的大型和超級航母,飛行甲板鋼材用量在6200噸~8500噸左右,而且都是超長超寬,厚度在50㎜的鋼板(福特級採用HSLA-115鋼可能有所減薄),原因是要減少焊接和鉚接的工作量和焊縫與鉚接點(焊縫越多誤差也就越多,最後會形成很大的“累積誤差”),三個足球場那麼大的面積要求非常平直,不允許有較明顯焊接、鉚接高度差…20多噸重的飛機起降,在重力加速度的作用下duang的拍在甲板上,如果甲板不平整會造成起落架折斷或者砸出一個坑,那麼飛機就會出現重大事故……所以,必須使用超長超寬厚度適中的鋼板來建造飛行甲板。

目前可以冶煉和連鑄航母用鋼的國家,就是因爲航母飛行甲板的超長超寬的軋製出現了“技術瓶頸”,因爲這類板材要求使用軋輥長度超過5000毫米的板材軋機,也就是通常所說的“寬厚板軋機”,這種軋機在全世界是非常罕見!設計標準與製造要求工藝極高,而且價格非常昂貴,不是工業水平極高的國家根本製造不出來,並且這種寬厚板軋機也不是中小國家能用的上的。

航空母艦用鋼是怎樣生產出來的?

圖片上是我國5500㎜寬厚板軋機正在安裝軋輥,它是當今世界上最先進寬厚板軋機,是生產航母用鋼板的“神器”!

5500寬厚板軋機目前世界只有5臺,哪個國家擁有了它生產航母用鋼板的所有生產環節都被打通!不會出現從鋼排號的冶煉→澆鑄→軋板任何生產瓶頸,但是航母用鋼的生產投資是巨大的,並且需要長時間鋼鐵工業技術方面的積累,不是一朝一夕就掌握的,所以目前世界可以生產優質航母用鋼的國家僅有4個,大量的鋼鐵工業設備的投資和大批的鋼鐵技術人員、產業工人使絕大多數國家望而卻步!在沒資格和產業鏈的條件下也就放棄了航母用鋼的研製。

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