潛艇用鋼材是目前海軍艦艇最高等級的,就連核航母都采用,早年間的“尼米茲級”頭一個(gè)批次就是使用了HY80這樣的核潛艇用鋼建造的。
潛艇鋼生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過程,不是我們業(yè)界外人士想象的那樣,有煉鋼爐、有軋鋼設(shè)備……就能生產(chǎn)出來的,這需要在設(shè)備上有巨大的投資,還需要有豐富的冶煉工藝沉淀。
潛艇用鋼的冶煉不似水面艦艇用鋼,可以采用轉(zhuǎn)爐+LH爐外精煉工藝冶煉出來的,冶煉潛艇用鋼的設(shè)備基本上是電弧爐和爐外精煉爐雙聯(lián)才能完成。
為什么要用電弧爐而不是通常使用的轉(zhuǎn)爐?因?yàn)殡娛?ldquo;二次能源”本身沒有雜質(zhì),并且電供應(yīng)穩(wěn)定,電弧加熱方式產(chǎn)生的發(fā)熱值也大大高于氧氣,這樣可以更好的融化鋼水里的其它需要加入的有色難融金屬。圖片上就是目前普遍使用的電弧爐,采用三相交流式,使用三根石墨電極,由卡頭和齒調(diào)控制它在爐內(nèi)部分的高度……電弧加熱時(shí),電極周圍產(chǎn)生的溫度高達(dá)6000度!任何難溶解的金屬都會被融化,這樣才能更好的與鋼水融合,使鋼材合金成分均勻而不至于出現(xiàn)“偏析”這樣的煉鋼缺陷。
潛艇鋼冶煉的關(guān)鍵設(shè)備:鋼包爐外精煉爐,也叫:VOD。是目前大規(guī)模生產(chǎn)高檔鋼材的先進(jìn)設(shè)備。
鋼水在電弧爐中溫度合適、基本合金成分在限內(nèi)就可以出鋼,盛在鋼水包內(nèi)的鋼水還不能直接澆鑄,需要在VOD爐內(nèi)進(jìn)行二次冶煉和二次合金化,也就是通常所說的爐外精煉,要將鋼水包穩(wěn)定的放置在VOD爐內(nèi)進(jìn)行真空脫氣和去夾渣作業(yè),就是將鋼水在電弧爐內(nèi)冶煉過程中出現(xiàn)的有害氣體、氧化夾雜等物去除掉,使鋼水更加純凈,同時(shí)還要使用氬氣等“惰性氣體”將鋼水內(nèi)的夾渣帶到鋼水面上渣面內(nèi)……這是一個(gè)必要的過程,現(xiàn)代潛艇潛深都在300~600米,要承受極大的海水壓力!如果鋼水不純凈勢必會出現(xiàn):氣泡、夾渣、白點(diǎn)……等冶煉缺陷,這將嚴(yán)重的影響后續(xù)的板材/型材生產(chǎn),有缺陷的鋼材要是用在潛艇上會出現(xiàn)艇毀人亡!
潛艇用鋼材大部分都是模鑄生產(chǎn)工藝,而非連鑄生產(chǎn)。也就是說要模鑄成13.1噸的扁鋼錠(板材用)和8.3噸的方錠(球扁鋼用)模鑄鋼錠在軋制過程前需要反復(fù)的開坯工序,這樣板坯和板材壓縮比才大,最終的鋼板內(nèi)部才會更加致密!這個(gè)道理就和我們吃的面條一樣,機(jī)器壓出來的切面,肯定沒有搟面杖搟出來的面條勁道。而且模鑄錠可以進(jìn)行保溫緩冷,否則會出現(xiàn)鋼錠冷卻溫度不均勻出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象,潛艇鋼都是高檔鋼材,因?yàn)槔言斐闪藫p失將是巨大的。所以,潛艇鋼這類的艦船用高級鋼材仍然采用鋼錠摸鑄錠這樣的傳統(tǒng)工藝,雖然費(fèi)時(shí)費(fèi)力,但是質(zhì)量有保障。
這張照片就是經(jīng)過“初軋開坯機(jī)”軋制出來的板坯,初軋機(jī)的軋輥直徑在1150㎜,只有這樣粗的軋輥才能碾壓出300~500㎜厚度的大型板坯。大型“初軋機(jī)”是重要的鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)裝備,沒有它的存在就不能生產(chǎn)高檔鋼材,而全世界可以制造初軋機(jī)的國家沒有幾個(gè)!
大型鋼錠被開坯后出來的板坯,也能馬上就可以軋制成鋼板的,需要進(jìn)行精整、定尺工序,為下面的軋制鋼板工作做準(zhǔn)備。圖片上就是通過去除表面氧化層(通常采用噴砂處理)和定尺后的鋼坯,下一步才能進(jìn)行鋼板軋制工序。
通過上面最簡單、粗略的介紹了潛艇用鋼的冶煉和板坯生產(chǎn)流程就可以知道,沒有先進(jìn)的鋼鐵冶煉設(shè)備根本沒法生產(chǎn)潛艇鋼,而這些設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),需要幾百億美元的巨額資金投入和雄厚的科技保障!缺一不可,這根本就是強(qiáng)大的國力支撐,沒有國力支撐就是想生產(chǎn)也沒法!這還僅僅是到了板坯階段,后續(xù)的板材(型材)軋制、熱處理、超聲波探傷……每一步都需要大量金錢的投入和技術(shù)支持。這些事情沒有半個(gè)世紀(jì)以上的國家重工業(yè)化時(shí)間是根本達(dá)不到的!
所以,能生產(chǎn)潛艇用鋼的國家都是工業(yè)化很早的國家,再就是我們這樣艱苦奮斗、不甘人下的國家才能生產(chǎn)!
有看官會問:花了這么大的資金投入就為了生產(chǎn)出來潛艇用鋼代價(jià)太高昂了吧?!
其實(shí),潛艇用鋼冶煉、軋制生產(chǎn)技術(shù)和工藝,以至后來的潛艇耐壓殼體的制造工藝,也是現(xiàn)代石化/化肥工業(yè)耐壓設(shè)備的制造基礎(chǔ)。
舉一個(gè)實(shí)例:印度的耕地面積排名世界第二,有150多萬平方公里,是其國土面積的一半以上,耕地土壤的質(zhì)量也普遍高于我國,但是印度糧食單產(chǎn)不及我國的一半!就是因?yàn)橛《仁腔蚀罅窟M(jìn)口國,而我國是世界上化肥第一生產(chǎn)大國和最大化肥出口國。現(xiàn)代化肥的基礎(chǔ)“合成氨”生產(chǎn),需要在高溫高壓環(huán)境下才能完成,而生產(chǎn)“合成氨”的球罐和高壓管道,則完全是潛艇耐壓殼鋼和大口徑炮管鋼生產(chǎn)工藝的衍生技術(shù) ,只有完全掌握了潛艇耐壓殼鋼生產(chǎn)工藝和大口徑火炮炮管制造工藝,才能制造出來“合成氨”反應(yīng)設(shè)備……而印度在這兩項(xiàng)軍工生產(chǎn)沒有充分的掌握!土地不施肥怎么可能獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)?所以印度每年都要進(jìn)口大量的化肥。
反觀我國,現(xiàn)在食品極大的豐富,這些都是糧食產(chǎn)量提高所帶來的,而軍工生產(chǎn)在這里起到了隱形的作用!所以,我們今天吃的飽、吃的好,也有軍工科技人員的貢獻(xiàn),我們要感謝他們!
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標(biāo)簽: 核潛艇, 殼體鋼材, 潛艇用鋼, 模鑄生產(chǎn)工藝

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