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核動力潛艇耐壓箱鋼材是怎么生產的?

潛艇用鋼目前是海軍艦艇的最高等級,甚至使用核航母。早期的第一批“尼米茲級”是由HY80等核潛艇用鋼制成的。

潛艇鋼生產是一個復雜的過程。這不是我們行業以外的人所想象的。它可以用煉鋼爐和軋制設備生產。這需要大量的設備投資和豐富的冶煉技術儲備。

潛水艇用鋼的冶煉與水面艦艇用鋼不相似,可以使用轉爐+ LH爐外精煉技術進行冶煉,冶煉潛水艇用鋼的設備基本上可以用電弧爐和爐外精煉爐2連完成。

為什么要用電弧爐而不是通常使用的轉爐?因為電是“二次能源”本身沒有雜質,并且電供應穩定,電弧加熱方式產生的發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,由卡頭和齒調控制它在爐內部分的高度……電弧加熱時,電極周圍產生的溫度高達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“偏析”這樣的煉鋼缺陷。

潛艇鋼冶煉的關鍵設備:鋼包爐外精煉爐,也叫:VOD。是目前大規模生產高檔鋼材的先進設備。

鋼水在電弧爐中溫度合適、基本合金成分在限內就可以出鋼,盛在鋼水包內的鋼水還不能直接澆鑄,需要在VOD爐內進行二次冶煉和二次合金化,也就是通常所說的爐外精煉,要將鋼水包穩定的放置在VOD爐內進行真空脫氣和去夾渣作業,就是將鋼水在電弧爐內冶煉過程中出現的有害氣體、氧化夾雜等物去除掉,使鋼水更加純凈,同時還要使用氬氣等“惰性氣體”將鋼水內的夾渣帶到鋼水面上渣面內……這是一個必要的過程,現代潛艇潛深都在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:氣泡、夾渣、白點……等冶煉缺陷,這將嚴重的影響后續的板材/型材生產,有缺陷的鋼材要是用在潛艇上會出現艇毀人亡!

潛艇用鋼材大部分都是模鑄生產工藝,而非連鑄生產。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的開坯工序,這樣板坯和板材壓縮比才大,最終的鋼板內部才會更加致密!這個道理就和我們吃的面條一樣,機器壓出來的切面,肯定沒有搟面杖搟出來的面條勁道。而且模鑄錠可以進行保溫緩冷,否則會出現鋼錠冷卻溫度不均勻出現拉裂現象,潛艇鋼都是高檔鋼材,因為拉裂造成了損失將是巨大的。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工藝,雖然費時費力,但是質量有保障。

這張照片就是經過“初軋開坯機”軋制出來的板坯,初軋機的軋輥直徑在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”是重要的鋼鐵工業生產裝備,沒有它的存在就不能生產高檔鋼材,而全世界可以制造初軋機的國家沒有幾個!

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,需要進行精整、定尺工序,為下面的軋制鋼板工作做準備。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流程就可以知道,沒有先進的鋼鐵冶煉設備根本沒法生產潛艇鋼,而這些設備和基礎設施建設,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,這根本就是強大的國力支撐,沒有國力支撐就是想生產也沒法!這還僅僅是到了板坯階段,后續的板材(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支持。這些事情沒有半個世紀以上的國家重工業化時間是根本達不到的!

所以,能生產潛艇用鋼的國家都是工業化很早的國家,再就是我們這樣艱苦奮斗、不甘人下的國家才能生產!

有看官會問:花了這么大的資金投入就為了生產出來潛艇用鋼代價太高昂了吧?!

其實,潛艇用鋼冶煉、軋制生產技術和工藝,以至后來的潛艇耐壓殼體的制造工藝,也是現代石化/化肥工業耐壓設備的制造基礎。

舉一個實例: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,耕地土壤的質量也普遍高于我國,但是印度糧食單產不及我國的一半!就是因為印度是化肥大量進口國,而我國是世界上化肥第一生產大國和最大化肥出口國。現代化肥的基礎“合成氨”生產,需要在高溫高壓環境下才能完成,而生產“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工藝的衍生技術 ,只有完全掌握了潛艇耐壓殼鋼生產工藝和大口徑火炮炮管制造工藝,才能制造出來“合成氨”反應設備……而印度在這兩項軍工生產沒有充分的掌握!土地不施肥怎么可能獲得高產穩產?所以印度每年都要進口大量的化肥。

反過來看我國,現在食品非常豐富,這些都是由于糧食產量的提高而帶來的,軍需生產在這里起著看不見的作用,所以我們今天吃、吃、吃是好的。 也有軍事技術人員的貢獻。 我們必須要感謝他們啊!

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