【行业动态】航母用钢材全球仅2个国家能造且禁止出口,这家国企成功掌握

来源今日头条号:胖福的小木屋

2005年4月26日,瓦良格号被拖进大连造船厂的干船坞,开始由中国人民解放军更改安装及继续建造,瓦良格号当时并没有建造完成,苏联解体之后,乌克兰经济情况不佳,更是将其弃之不理。所以这艘航母仅具外表,形同一艘海上浮台,被长时间遗弃在尼古拉耶夫市的海岸边。


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所以要改建瓦良格号的技术难度非常高,中国为了未来核心技术不被其他国家卡脖子,在改造过程中全部自主研发。


而最核心的问题之一就是解决航母用钢材问题,当时瓦良格号因为被拆除了许多内部设备再加上长期锈蚀,需要几百吨的对称球扁钢进行修复,所谓球扁钢就是一种头部呈圆球状,身体扁平的特殊钢材,主要应用于造船和造桥领域,一般较大的船只和正规的船舶在设计时主船体大多选用船用球扁钢,采用与相连板材相同厚度与材质的球扁钢作骨材(也称筋骨或龙骨)。球扁钢可以说是修复航母不可或缺的钢材。


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球扁钢2008年,鞍钢负责研制“瓦良格”号所需要的对称球扁钢,而当时我国没有任何研制加工此类钢材的经验和技术,这项艰巨的任务落在了鞍钢集团钢铁研究院军工所的研究员周丹身上,她从事水面舰船用钢的研发已经24年,但是这项任务对于她而言却还是异常艰巨。


因为在那个时候,我国没有任何一家钢铁企业具备生产对称球扁钢的经验和条件。但周丹知道这项任务的重要性,开始边研发边试制,每天接近20个小时呆在实验室和生产车间,两个月后,终于轧制第一批球扁钢,然而周丹到现场一看,立马头大了起来,球扁钢根本轧不出来,轧一根一量尺寸就不对,然后再试一根,尺寸还不对,周丹在现场待了十几个小时,就轧了几根钢,没有一根是合格的。


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鞍钢钢铁基地周丹心里一想,这样不行,周丹发现由于对称球扁钢外形特殊,尺寸差异大,再加上金属流动和孔型设计的因素,仅轧制成型就十分困难。由于没有专用的生产线,热处理的效果也不理想。所以周丹尝试把球扁钢固定在热处理架上,防止变形,才终于保证了产品的生产。


2009年5月,鞍钢为辽宁舰修复生产的200吨航母用钢顺利交付。周丹团队仅仅只用了一年半的时间,完成了需要三到五年才能完成的研发任务,生产了大概10倍的产量,最终保证了供货。


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解决了对称球扁钢的研制问题,鞍钢又面临了更加重大的考验,那就是甲板钢的研发,甲板钢可以说关系着航母的战斗力和防御力,技术难度非常之高,世界上仅有美俄法三个国家掌握这项技术,就连英国的航母都是和法国购买的钢材,最重要的是,这三个国家全部禁止向中国出口航母所用钢材。


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而且即使允许出口,我们也不敢买,甲板钢如此核心重要的材料,如果对方做了手脚怎么办,那么我们所有的努力就只能功亏一篑。所以只能自主研发。


甲板钢的难度有多高呢?首先需要解决的就是海水的腐蚀和盐度问题,不解决这个问题的话,航母就会因为甲板上锈迹斑斑而无法保证足够的作战能力,而盐度过高会让甲板变脆,日本在二战时期就遇到了这个问题,直接导致排水量高达7万吨的“信浓”号航母被4枚鱼雷击沉。


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另外它需要承受数十吨舰载机的冲击摩擦,又要经受发动机尾焰数千度高温的炙烤,在战时还要能够抵御一定的炸弹爆炸输出,屈服强度(属材料发生屈服现象时的屈服极限,也就是抵抗微量塑性变形的应力)要求在500MPA以上。


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法国生产的“软钢”屈服强度是550MPa左右,但基于这样的材料屈服度比较底,一般仅仅用于制造小型垂直起降或者直升飞机航母,所以法国的“戴高乐号”航空母舰用的是美国的HY-80钢。


另外,一艘航母的建造,三分之一的工作是进行钢板的焊接。因此,拼焊飞行甲板的钢板面积越大,头尾之间的强度偏差又不能超过10Mpa,所有的-84度冲击韧性,都是在250焦以上,这样不仅质量最高,焊缝数量越少,还能缩短建造周期,提高甲板整体质量。为提高航母的机动性,增加航速,需要减轻船体重量,降低重心,使船体更加平稳,还要有足够的防弹能力,这就需要高强度高韧性的钢板进行保障。因为要同时满足如此多的苛刻要求,所以航母用甲板钢超过了任何一种军用舰船的钢材品质。


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航母甲板

所以其实真正完全掌握了甲板钢技术的只有美俄两个国家。最强的是俄罗斯的AK系列镍铬加钛合金钢是世界上屈服强度最高的材料,可达1000MPa。


但是鞍钢并没有退缩,为了完成甲板钢的研制,整个团队24小时一直在厂里,从前线到后线各个工序进行跟踪,每天能睡几个小时,每天三、四个小时。


一重集团也加入了甲板钢的研发工作之中,为了能够锻造出甲板钢,一重集团为鞍钢的钢材基地研制了世界上最先进的钢铁生产加工设备——被称为“世界轧机之王”的五米五超宽轧机。


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五米五超宽轧机

这个世界最宽的轧机,拥有世界顶级的轧制能力。高达10万吨的下压轧制力,可以轧制宽度5.5米的钢板,轧制长度可达40米以上。是当之无愧的“轧机之王”。


最终,在鞍钢的努力下,中国航母采用的甲板钢终于在这个轧机之王下诞生,整体技术指标与美国福特级使用的HSLA-115型特种钢不相上下,达到了690MPa。


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之前西方国家宣称中国造不出航母装甲的宣言被不攻自破了!


除此之外,航母用钢并不是只有我们所说的甲板钢、球扁钢,还包括了舰体用钢、上层建筑钢多种钢材,鞍钢为此引进了国内最先进的热连轧板带生产线,大大提高了产量,在为国产航母供应钢材的任务中,鞍钢只用了一年就完成了过去需要十年的特种钢产量,目前国产航母除了30%技术相对较低的结构钢之外,国产航母所需要特种钢材的70%都是鞍山钢铁集团生产的。


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这大大加速了国产航母的建造速度,从改建到交付,中国只花费了7年的时间,可以说要是没有鞍钢的付出,辽宁号服役不会这么快。如今中国第一艘自主研发、自主建造的航母即将交付海军,而上面的钢材也是由鞍钢负责的。


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可以说,在海军走向深海的征途上,鞍钢发挥了重要的贡献,创造了属于中华民族的中国奇迹。


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