2017年4月26日,中国第一艘国产航母在大连正式下水。 今天,国产航母正式交付,命名为“山东”号。 这对中国来说是一个历史性的时刻,标志着中国的航母技术已经非常成熟,将能够大批量制造航母。
《央视》《对话》栏目——中国航母走向深蓝,首次向我们揭示了航母的自主研发过程,无论是“电磁兼容系统”还是“动力系统”或者“喷气燃油泵”、“阻隔电缆”都是自主研发的。
鞍钢承担着航母最难用钢材之一的研发工作。 世界上真正能生产难度最高的航母钢材的国家只有美国和俄罗斯两个。 他们所有的甲板钢材均被禁止出口到中国。 出口。 中国在修复辽宁舰时也成功掌握了甲板钢技术。
修复辽宁舰后,鞍钢开始掌握航母钢材技术
瓦良格号被拖回后,由于内部设备较多被拆除,且长期腐蚀,需要数百吨对称球形扁钢进行修复。 所谓球形扁钢是一种头部为球形、本体为扁平的钢材。 特殊钢主要应用于造船、桥梁建造领域。 一般大型船舶和常规船舶的主船体多采用船用球状扁钢,并采用与连接板相同厚度和材质的球状扁钢作为骨架材料(也称筋材或龙骨)。 球形扁钢可以说是修复航母不可缺少的钢材。
2008年,鞍钢负责研制“瓦良格”号所需的对称球形扁钢。 当时我国还没有开发和加工此类钢材的经验和技术。 这一艰巨的任务落到了鞍钢研究院军工研究所的肩上。 周丹研究员从事水面舰艇钢材研发已有24年,但这项任务对她来说仍然异常艰巨。
周丹团队只用了一年半的时间,就完成了需要三五年才能完成的研发任务,生产了约10倍的产量,并最终保证了供应。 2009年5月,鞍钢成功交付辽宁舰修复用的200吨航母钢材。
随后,周丹利用快速感应加热技术,对鞍山钢铁有限公司生产的热轧扁钢淬火工艺进行了研究,设计开发了淬火生产线,选定了设备及功率等工艺参数。频率、加热方法和感应器。 由此开发了热轧球扁钢快速感应加热技术。
经过这次发展,除了球扁钢外,鞍钢还开始开发包括船体钢、上层建筑钢等多种钢材产品。 为此,鞍钢引进了国内最先进的热轧板带材生产线,产量大幅提高。
航母钢最难的甲板钢是什么?
在这些钢材中,开发难度最大的是甲板钢。 现代航空母舰与二战时期的航空母舰不同。 二战时期的航母是二代航母,而我们现在的航母是三代航母。
两者最大的区别在于,全通式甲板改为了有角度的甲板。 全通甲板前跑道仅能起降螺旋桨飞机。 从后甲板起飞的跑道长度也让其他舰载机此时无法降落。 降低起飞和着陆效率。 此外,全通式甲板还存在着舰船未能着舰时飞机在跑道上坠毁的问题。 所以后来改成了斜角甲板。
日本二战航空母舰
现代航空母舰
所以不要谈论为什么日本是世界上第一个研制航母的。 他们一定掌握了甲板钢技术。 二战时期的航母和我们现在的航母有着本质的区别。
第三代航母的甲板钢材比一般航母所需的钢材难度更大,因为海水对舰艇的腐蚀非常严重,会严重影响舰艇的航速和防护能力鞍山钢结构,所以必须具备耐海水腐蚀。
一般来说鞍山钢结构,钢具有一定程度的磁性。 由于地球本身有磁场,一般低磁钢制成的船舶在使用较长时间后,会被地球磁场磁化,产生磁力。 磁力对于军舰来说是非常不利的。 因为很容易被敌方磁力探测器探测到或者被敌方磁力地雷等武器攻击。 因此,对于军舰用钢来说,磁力越小越好。
在航母上,飞机必须在一两百米内完成滑行、起飞、静止状态起飞的过程。 除了有弹射装置辅助之外,这还要求飞机本身具有强大的推力。 当飞机动力充足起飞时,发动机喷出的火焰可达数千度,足以熔化普通钢铁制成的甲板! 一般来说,每架舰载机的重量约为三十吨。 当降落在船上时,对甲板的冲击力非常大。 因此,对甲板的抗冲击、抗扭曲的要求非常高。 航母外甲板也需要有较强的抵御敌方穿甲弹攻击的能力。 因此,要求航空母舰甲板钢的屈服强度兆帕(MPa)(材料屈服时的屈服极限,即抵抗微量塑性变形的应力)在500MPa以上。
另外,拼焊飞行甲板钢板面积越大,焊缝数量越少,可以缩短工期,提高甲板的整体质量。这对力学性能提出了非常严格的要求甲板钢。 其头尾强度偏差不超过10MPa。 其-84度冲击韧性均在250J以上。
为了提高航母的机动性能、提高航速,需要减轻舰体重量,降低重心,使舰体更加稳定,并具有足够的防弹能力,这就需要高强度和高强度的材料。高韧性钢板起保护作用。
正是因为要同时满足如此多的苛刻要求,航空母舰甲板钢材的质量超过了任何一种军舰的钢材质量。 而由于甲板钢材具有如此强悍的性能,除了甲板之外,还配备了航母指挥中心,是整艘航母的核心位置,最大厚度达到了330毫米。 另外就是航母的动力系统。 一旦航母的动力系统被摧毁,我们就会成为攻击目标。
起初,甲板钢技术只有美国和俄罗斯掌握。
美国使用的航母甲板钢的屈服强度一般在850MPa左右。 他们现已开发出两个系列的特殊钢。 一种是HY系列特殊钢,另一种是HSLA型钢。 HSLA-80钢是美国20世纪80年代研制成功的一种新型高强度、高韧性结构钢。
俄罗斯AK系列镍铬钛合金钢是目前世界上屈服强度最高的材料,可达1000MPa。 除了用于建造航母外,还用于建造需要深潜的核潜艇。
日本生产的特殊合金钢的屈服强度基本在450MPa左右。 只能用来制造潜艇和硒攻击舰,而不能用来制造甲板钢。
鞍钢掌握甲板钢技术
我国最初想从俄罗斯引进特殊钢技术,但几经周折最终失败。 而且,无论是美国还是俄罗斯,都禁止向中国出口甲板钢。
为了成功研发甲板钢,鞍钢集团专门向第一重工集团定制了一台超宽轧机。 一重集团为鞍钢钢铁基地研发了世界最先进的钢铁生产加工设备——被誉为“世界轧机之王”的五米五超宽轧机。
五米五超宽轧机
这台轧机重达760多吨,由约40台单机设备组成,占地面积约200米,拥有约10万个零部件。 5.5米宽厚板轧机制造成功。 轧制力高达10万吨,可轧制宽度5.5米的钢板。 轧制长度可达40米以上。 是目前世界上规格最大、装机容量最高的轧机。 是国内产能最强、单机吨位最大的宽厚板轧机。 是当之无愧的“轧机之王”。该轧机的成功将为我国船舶工业、核电和国防工业起到重要的支撑作用。
最终,在鞍山钢铁的努力下,中国航母所用的甲板钢终于在这个轧厂之王下诞生了。 整体技术指标与美国福特级使用的HSLA-115特殊钢相当,达到690MPa。
中国成为世界上第三个掌握甲板钢技术的国家。 除甲板钢外,在国产航母的钢材供应任务中,鞍钢仅用一年时间就完成了过去需要十年时间的特殊钢生产。 目前,国产航母除技术含量相对较低的结构钢30%外,国产航母所需的特殊钢70%由鞍钢集团生产。
鞍钢的高速度大大加快了国产航母的研发速度,2017年国产航母成功下水。目前鞍钢和宝钢还在为002国产航母造钢。
正是有了这样一批工程师和科学家,中国才能够多次克服国外的质疑,创造我们自己的工业奇迹。