風蕭蕭_Frank
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突破美俄壟斷 中國如何500天搞定航母飛行甲板鋼?
軍武次位麵 2022-07-28
目前，完成下水的福建艦已進入緊張的舾裝階段，種種跡象表明，該艦最終服役和形成戰鬥力的時間很可能會早於預期。由此，中國航母距離真正進入“三胎時代”自然更近了一大步。與此同時，不少理性看待中國的他國評論者由此清晰地了解到中國航母發展的背後，是中國尖端產業的飛速發展。
▲從遼寧艦和山東艦再到福建艦，中國鋼鐵產業功不可沒
福建艦下水後，多數網友都把注意力放在其直通甲板和特有的電磁彈射裝置，然而從航母工程來看，最重要的部分卻是飛行甲板鋼。
近一個世紀以來，鋼產量出色的國家並不少，但生產飛行甲板鋼卻長期被少數國家壟斷。而中國航母能有今天，必然彰顯了中國特種鋼產業的水平，這背後則是中國特種鋼產業逆勢而上的不懈努力。
航母飛行甲板鋼有何需求
為何那麽難造？
在不少人看來，如果某個國家的鋼產量巨大，就必然能滿足軍事領域各類特種鋼的製造需求，但這完全不符合事實。二戰中，美國每年鋼產量基本維持在億噸大關級別，但其中隻有不足二十分之一符合艦船結構鋼標準，能用於標準更高的裝甲鋼的，就更要少很多。從這一點來看，高性能艦船的建造數量，與特種鋼產業緊密掛鉤。
▲中國鋼產量已穩居世界第一
一艘航母好比一棟摩天大樓，而飛行甲板鋼就好比大樓的地基，其重要性甚至超過彈射器、艦載機和電子設備等。一艘完整的航母三分之一的工程內容幾乎都被鋼板製造和焊接占據，因此所需鋼材不但數量很大，對質量要求也很高。
簡而言之，飛行甲板鋼有如下要求：高強度、大板麵、抗磁、高韌性、抗低溫、耐高溫、抗腐蝕和不變形。
航母的飛行甲板是和艦載機直接接觸的區域。高速噴氣戰鬥機的重量往往超過20噸，降落時的衝擊力極高，出擊時更會瞬間完成從滑跑到起飛的全過程，尾焰溫度可達數千攝氏度。
此外，艦載機起飛距離一般約為100-200米。因此航母飛行甲板鋼不但要耐受極高溫、還要在極大衝擊力下不變形，而且還要將鋼板麵積擴大，由此降低焊接次數，最終通過降低焊接縫來提升整體強度。
▲航母甲板鋼製造，難倒了世界多數國家
軍艦結構空間有限，因此飛行甲板鋼板厚度不能太高（一般為40-50毫米），才能盡量避免超重，並盡量降低整體重心由此維持航行平穩。
由於經常出海，因此鋼板還必須考慮如何在高鹽度的海水和濕氣中保持高抗腐蝕性。目前多個軍事強國都開始廣泛應用磁性水雷和磁性探測裝置，所以航母鋼板隻能嚴格控製碳的用量才能降低危險係數。
實戰中，航母作為最引人注目的武器，肯定會被對方集火，因此飛行甲板鋼還要保持相當的抗打擊能力。
▲除了強度外，航母甲板鋼的厚度也要嚴格控製
縱觀航母飛行甲板鋼的生產工藝需求，可以看出多個指標之間的需求往往彼此矛盾，如果沒有出色的工藝和高質量的材料，就很容易出現顧此失彼的問題。所以，這種常人看來似乎並沒有難度的任務，已完全讓世界上多數國家望而卻步。在戰後相當長的時間內，隻有英法美俄掌握了其技術，其中航母建造和使用經驗最豐富的美國更是無人可比。
戰爭中彎道超車
日本特種鋼如何讓老牌強國刮目相看？
自工業革命以來，在工業基礎和技術方麵長期引領潮流發展的西歐和美國一直具有壓倒性優勢，而日本雖然在明治維新後不斷學習西方而迅速提升了國力和軍力，看似成了後起之秀。但受製於技術積累以及本國資源匱乏的基礎，所以和歐美依舊存在十分明顯的底蘊差距。
為強化大和級的防護力，日本曾徹底改變了裝甲鋼生產工藝並引入德國設備
二戰前，日本希望通過巨型戰列艦抵消美國艦隊數量規模優勢，因此希望極端強化單艦火力和防禦。當年各國大型戰艦用裝甲鋼一般為表麵硬化滲碳鋼，但它們往往會在厚度提升後出現韌性嚴重下降的問題，以至於可能在被炮彈擊中後發生明顯龜裂，這也說明軍艦防禦力提升不可能單靠裝甲厚度疊加來實現。此外，傳統裝甲鋼的工期也相對較長。
早年間，日本引入了西方裝甲生產設備和工藝，但日本自產裝甲卻一度存在差距。為此，日本在最終建造大和級時開發了新的加工技術，即不再對材料表麵進行滲碳處理，而是直接用煆燒和熱處理方式對鋼材進行硬化，進而研發出VH裝甲鋼。這種裝甲不但建造方便，而且還在保持高抗衝擊效果的同時極大提升了韌性，進而讓整體厚度增加的效果大幅提升。
▲殘存的VH裝甲樣本，其質量出色者的表現曾震驚西方
一些軍迷認為日本裝甲質量都很差，但英美兩國戰後用大口徑穿甲彈測試繳獲的殘存VH裝甲鋼樣本時，卻發現其水平不容小覷，部分質量上佳的樣本甚至比著名的德國克虜伯裝甲鋼都有過之！完全達到世界頂級！據近年解密文檔顯示，英國震驚於測試結果後，甚至模仿日本的工藝進行仿製，而結果證明這種工藝下的產品的確比傳統的英國裝甲鋼更為出色。
▲戰後，日本特種鋼曾一度聞名世界
通過類似“彎道超車”的全麵改進，日本裝甲鋼達到了最佳效果，夯實了品牌基礎。由於日本造船業和鋼鐵產業基礎基本完好，因此在戰後很快借助經濟崛起的東風而全麵發展，甚至成為業界標杆，其部分特種鋼的水平足以比肩甚至超過美國海軍用同類鋼材。拋開感情因素來看，日本當初的成就確實稱得上弱者逆襲的經典案例，其亮點值得學習和思考。
外界全麵封鎖，
讓中國航母發展麵臨巨大困難
縱觀中國鋼鐵產業迄今的發展，大體可以分為四個階段，即早期探索、穩定發展、加速進步和創新飛躍。2000年，中國的鋼產量突破了1.3億噸大關，加上當時中國整體技術和經濟也有了很大發展，因此航母發展計劃也有了可行性。然而在特種鋼領域，當時的中國依舊和美日等國相差懸殊，自然對航母飛行甲板鋼的特殊標準缺乏認識。
▲瓦良格號歸國後，改裝工程卻一度舉步維艱
經過艱辛談判，中國最終從烏克蘭購入瓦良格號航母的外殼，並曆經坎坷才使其回國，然而這僅意味著中國航母發展剛走出第一步。在直接接觸中，中國工程師才真正對航母甲板鋼有了深刻認識，並了解它和普通特種鋼不同，受當時技術限製，這個外殼一度閑置多年。對當時中國技術有所了解的他國評論者甚至認為，這意味著中國發展航母的努力以徹底失敗告終。
冷戰開始後，西方開始對社會主義國家進行全麵禁運，盡管上世紀80年代中國和西方關係回暖，進而取得不少軍事技術成就，但航母甲板鋼依舊在封鎖之列，加上當時的中國很難有經濟基礎發展航母，因此再度和航母發展基礎失之交臂。蘇聯解體後，俄羅斯武器技術成為解放軍現代化發展的重要外援窗口，但在兩國合作中，俄羅斯留了不隻一手。
▲在美俄等國壟斷的環境下，中國曾徹底孤立無援
在葉利欽時代和普京執政早期，俄羅斯一直竭力接近西方，甚至不止一次產生加入北約的想法。因此中國在俄羅斯看來隻是個合作夥伴，俄羅斯自然不可能希望中國全盤獲得自身尖端技術，特別是航母方麵。因此，中國雖然曾在航母甲板鋼和後來的攔阻索方麵向俄羅斯求援，但卻都被對方以各種理由拒絕了。
911事件後，此前十分緊張的中美關係卻因所謂聯合反恐而得以升溫，2007年美國太平洋戰區司令基廷上將訪華時語出驚人，聲稱美國可在小鷹級巨型常規動力航母基礎上為中國航母發展提供技術幫助，並暗示中國在瓦良格號外殼上的努力不會有實質收效。然而考慮當年運-10等所謂中美合作項目最終胎死腹中，中國最終理智地婉拒了對方。
在美國看來，打壓中國是其不變戰略，他們最擔心的也正是中國具有自主的航母技術。如果當時中國同意，就很可能導致美國產品壟斷國內市場，而國內科研機構也會逐步依賴外界進而失去本土自主化。此外，美國可能還會借助中國資源進行研發，最終打出產權和行業標準等旗號反過來打壓中國，而中國造艦機密更可能外泄。屆時，後果將不堪設想。
▲為避免受製於人，中國團隊勇敢地直麵巨大困難
對比日本早年間相繼依靠英國和德國作為外援，中國當年的處境明顯要更為不利。然而即便麵對俄羅斯明確的拒絕和美國暗藏目的的善意，中國依舊沒有退縮，而是自己走向了外界看來根本不可能的自主技術攻關之路。
一年半創造奇跡！
鞍鋼集團為中國航母發展立下大功
2005年，印度啟動了藍天衛士號（即維克蘭特號）國產航母的建造計劃，但數年後俄羅斯卻突然切斷了航母甲板鋼的供應。無奈的印度一度也鼓起勇氣，開始自己研發，但折騰了半天，印度卻發現自己的產品明顯不達標，而且連基本產量都得不到滿足。無奈之下，印度隻能再度回到高價購買俄羅斯產品的老路上，而這一切自然也被中國看在眼裏。
▲鞍鋼集團為中國航母做出了不可磨滅的巨大貢獻
對瓦良格號的外殼仔細研究後，中國工程師很快發現特殊的球扁鋼（用於航母龍骨維護）必不可少，這種材料的頭部為圓形，主體卻是扁平的。2008年，自研的重任落在了鞍鋼集團的肩上，該企業作為中國橋梁鋼的領頭羊，被譽為中國鋼鐵工業搖籃，曾為南京長江大橋、京滬高鐵和珠港澳大橋的建造做出巨大貢獻，但鞍鋼集團麵對球扁鋼時依舊困難重重。
此前中國沒有任何企業有球扁鋼的生產經驗和設備，鞍鋼員工甚至不知如何開始，因此最初工作效率很低，十多個小時才推出幾個合格樣品。此時，該集團表麵研究室負責人周丹帶領自己的團隊反複從失敗中吸取教訓，並在數月日以繼夜的努力中研究出了最好的製作方式，最終徹底掌握了球扁鋼生產技術。其用時僅一年半，大大低於最初五年的預估時間。
▲多座國內大橋的鋼材，都是鞍鋼提供的
2009年5月，鞍鋼集團首次交付了遼寧艦改造用的200噸特種鋼，成功打響了第一炮。2年後，鞍鋼集團就開始攻關航母甲板鋼這個更難的項目，當時技術人員們幾乎全天留廠，每天幾乎隻睡四個小時，並不斷整理各種特種鋼的資料，從前線到後線全程跟蹤，由此確保每個工序的影響因素。
軋製鋼時，軋機會將普通鋼材放入製造所的軌道，而原料由此進入加熱爐加熱，進而去除雜質。普通加熱爐一般以步進式為主，它主要靠爐底和水冷金屬梁的幾個工序把原料連續送入加熱爐，由此讓材料上下同時加熱，對效率和靈活性都有很大幫助。原材料離開持續加熱爐後，還要經過高壓衝洗徹底清除表麵雜質，由此在進入軋機後保證韌性、強度和抗高溫指標。
▲世界最大的軋機，就在鞍鋼
完成軋製後，鋼材就會進行剪切工藝來保證平整。在此期間，軋機主控製室會特別調整溫度，並在之後對材料進行二次精軋。然而正如此前所言，航母甲板鋼麵積很大，因此超大型軋機必不可少。為完成任務，鞍鋼專門定製了超寬軋機，中國一重等國產機械巨頭為此鼎力相助，世界最大的10萬噸級壓力特種軋機才得以問世。
▲截至目前，中國航母最終進入大發展階段
據報道，該軋機全重超過760噸，可軋製長40米、寬5.5米的特種鋼，其軋製能力、自身規格和單機配套設備都達到世界第一。在它的助力下，中國第一批航母甲板用鋼成功投產。
數據顯示，中國航母甲板用鋼的整體屈服強度高達690兆帕，綜合性能不亞於美國福特級使用的HSLA-115型特種鋼！由此，中國在最短時間內獨立自主地攻克了航母發展最大的難關，中國航母的發展，也真正步入了康莊大道。
二戰前，日本希望通過巨型戰列艦抵消美國艦隊數量規模優勢，因此希望極端強化單艦火力和防禦。當年各國大型戰艦用裝甲鋼一般為表麵硬化滲碳鋼，但它們往往會在厚度提升後出現韌性嚴重下降的問題，以至於可能在被炮彈擊中後發生明顯龜裂，這也說明軍艦防禦力提升不可能單靠裝甲厚度疊加來實現。此外，傳統裝甲鋼的工期也相對較長。
早年間，日本引入了西方裝甲生產設備和工藝，但日本自產裝甲卻一度存在差距。為此，日本在最終建造大和級時開發了新的加工技術，即不再對材料表麵進行滲碳處理，而是直接用煆燒和熱處理方式對鋼材進行硬化，進而研發出VH裝甲鋼。這種裝甲不但建造方便，而且還在保持高抗衝擊效果的同時極大提升了韌性，進而讓整體厚度增加的效果大幅提升。
▲殘存的VH裝甲樣本，其質量出色者的表現曾震驚西方
一些軍迷認為日本裝甲質量都很差，但英美兩國戰後用大口徑穿甲彈測試繳獲的殘存VH裝甲鋼樣本時，卻發現其水平不容小覷，部分質量上佳的樣本甚至比著名的德國克虜伯裝甲鋼都有過之！完全達到世界頂級！據近年解密文檔顯示，英國震驚於測試結果後，甚至模仿日本的工藝進行仿製，而結果證明這種工藝下的產品的確比傳統的英國裝甲鋼更為出色。
▲戰後，日本特種鋼曾一度聞名世界
通過類似“彎道超車”的全麵改進，日本裝甲鋼達到了最佳效果，夯實了品牌基礎。由於日本造船業和鋼鐵產業基礎基本完好，因此在戰後很快借助經濟崛起的東風而全麵發展，甚至成為業界標杆，其部分特種鋼的水平足以比肩甚至超過美國海軍用同類鋼材。拋開感情因素來看，日本當初的成就確實稱得上弱者逆襲的經典案例，其亮點值得學習和思考。
外界全麵封鎖，
讓中國航母發展麵臨巨大困難
縱觀中國鋼鐵產業迄今的發展，大體可以分為四個階段，即早期探索、穩定發展、加速進步和創新飛躍。2000年，中國的鋼產量突破了1.3億噸大關，加上當時中國整體技術和經濟也有了很大發展，因此航母發展計劃也有了可行性。然而在特種鋼領域，當時的中國依舊和美日等國相差懸殊，自然對航母飛行甲板鋼的特殊標準缺乏認識。
▲瓦良格號歸國後，改裝工程卻一度舉步維艱
經過艱辛談判，中國最終從烏克蘭購入瓦良格號航母的外殼，並曆經坎坷才使其回國，然而這僅意味著中國航母發展剛走出第一步。在直接接觸中，中國工程師才真正對航母甲板鋼有了深刻認識，並了解它和普通特種鋼不同，受當時技術限製，這個外殼一度閑置多年。對當時中國技術有所了解的他國評論者甚至認為，這意味著中國發展航母的努力以徹底失敗告終。
冷戰開始後，西方開始對社會主義國家進行全麵禁運，盡管上世紀80年代中國和西方關係回暖，進而取得不少軍事技術成就，但航母甲板鋼依舊在封鎖之列，加上當時的中國很難有經濟基礎發展航母，因此再度和航母發展基礎失之交臂。蘇聯解體後，俄羅斯武器技術成為解放軍現代化發展的重要外援窗口，但在兩國合作中，俄羅斯留了不隻一手。
▲在美俄等國壟斷的環境下，中國曾徹底孤立無援
在葉利欽時代和普京執政早期，俄羅斯一直竭力接近西方，甚至不止一次產生加入北約的想法。因此中國在俄羅斯看來隻是個合作夥伴，俄羅斯自然不可能希望中國全盤獲得自身尖端技術，特別是航母方麵。因此，中國雖然曾在航母甲板鋼和後來的攔阻索方麵向俄羅斯求援，但卻都被對方以各種理由拒絕了。
911事件後，此前十分緊張的中美關係卻因所謂聯合反恐而得以升溫，2007年美國太平洋戰區司令基廷上將訪華時語出驚人，聲稱美國可在小鷹級巨型常規動力航母基礎上為中國航母發展提供技術幫助，並暗示中國在瓦良格號外殼上的努力不會有實質收效。然而考慮當年運-10等所謂中美合作項目最終胎死腹中，中國最終理智地婉拒了對方。
在美國看來，打壓中國是其不變戰略，他們最擔心的也正是中國具有自主的航母技術。如果當時中國同意，就很可能導致美國產品壟斷國內市場，而國內科研機構也會逐步依賴外界進而失去本土自主化。此外，美國可能還會借助中國資源進行研發，最終打出產權和行業標準等旗號反過來打壓中國，而中國造艦機密更可能外泄。屆時，後果將不堪設想。
▲為避免受製於人，中國團隊勇敢地直麵巨大困難
對比日本早年間相繼依靠英國和德國作為外援，中國當年的處境明顯要更為不利。然而即便麵對俄羅斯明確的拒絕和美國暗藏目的的善意，中國依舊沒有退縮，而是自己走向了外界看來根本不可能的自主技術攻關之路。
一年半創造奇跡！
鞍鋼集團為中國航母發展立下大功
2005年，印度啟動了藍天衛士號（即維克蘭特號）國產航母的建造計劃，但數年後俄羅斯卻突然切斷了航母甲板鋼的供應。無奈的印度一度也鼓起勇氣，開始自己研發，但折騰了半天，印度卻發現自己的產品明顯不達標，而且連基本產量都得不到滿足。無奈之下，印度隻能再度回到高價購買俄羅斯產品的老路上，而這一切自然也被中國看在眼裏。
▲鞍鋼集團為中國航母做出了不可磨滅的巨大貢獻
對瓦良格號的外殼仔細研究後，中國工程師很快發現特殊的球扁鋼（用於航母龍骨維護）必不可少，這種材料的頭部為圓形，主體卻是扁平的。2008年，自研的重任落在了鞍鋼集團的肩上，該企業作為中國橋梁鋼的領頭羊，被譽為中國鋼鐵工業搖籃，曾為南京長江大橋、京滬高鐵和珠港澳大橋的建造做出巨大貢獻，但鞍鋼集團麵對球扁鋼時依舊困難重重。
此前中國沒有任何企業有球扁鋼的生產經驗和設備，鞍鋼員工甚至不知如何開始，因此最初工作效率很低，十多個小時才推出幾個合格樣品。此時，該集團表麵研究室負責人周丹帶領自己的團隊反複從失敗中吸取教訓，並在數月日以繼夜的努力中研究出了最好的製作方式，最終徹底掌握了球扁鋼生產技術。其用時僅一年半，大大低於最初五年的預估時間。
▲多座國內大橋的鋼材，都是鞍鋼提供的
2009年5月，鞍鋼集團首次交付了遼寧艦改造用的200噸特種鋼，成功打響了第一炮。2年後，鞍鋼集團就開始攻關航母甲板鋼這個更難的項目，當時技術人員們幾乎全天留廠，每天幾乎隻睡四個小時，並不斷整理各種特種鋼的資料，從前線到後線全程跟蹤，由此確保每個工序的影響因素。
軋製鋼時，軋機會將普通鋼材放入製造所的軌道，而原料由此進入加熱爐加熱，進而去除雜質。普通加熱爐一般以步進式為主，它主要靠爐底和水冷金屬梁的幾個工序把原料連續送入加熱爐，由此讓材料上下同時加熱，對效率和靈活性都有很大幫助。原材料離開持續加熱爐後，還要經過高壓衝洗徹底清除表麵雜質，由此在進入軋機後保證韌性、強度和抗高溫指標。
▲世界最大的軋機，就在鞍鋼
完成軋製後，鋼材就會進行剪切工藝來保證平整。在此期間，軋機主控製室會特別調整溫度，並在之後對材料進行二次精軋。然而正如此前所言，航母甲板鋼麵積很大，因此超大型軋機必不可少。為完成任務，鞍鋼專門定製了超寬軋機，中國一重等國產機械巨頭為此鼎力相助，世界最大的10萬噸級壓力特種軋機才得以問世。
▲截至目前，中國航母最終進入大發展階段
據報道，該軋機全重超過760噸，可軋製長40米、寬5.5米的特種鋼，其軋製能力、自身規格和單機配套設備都達到世界第一。在它的助力下，中國第一批航母甲板用鋼成功投產。
數據顯示，中國航母甲板用鋼的整體屈服強度高達690兆帕，綜合性能不亞於美國福特級使用的HSLA-115型特種鋼！由此，中國在最短時間內獨立自主地攻克了航母發展最大的難關，中國航母的發展，也真正步入了康莊大道。
評論
風蕭蕭_Frank
2022-08-01 12:37:22
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悄悄話
回複 'Parkbrooke' 的評論 : 您是台灣省生長菜假博士的弟弟吧？
Parkbrooke
2022-07-29 03:56:38
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悄悄話
文學城上怎麽也有這些腦子被洗殘的五毛？
登錄後才可評論.
