
福特级航母第二艘“肯尼迪”开工仪式上切割舰体用的第一块钢板。
航母的建造是一个大系统工程,从设计开始→建造完成,非得是*国体举**制和全国上万家设计单位和企业协作才能完成!那么,航母建造的最基本材料钢材这方面是怎样生产出来的呢?其实,航母的钢材也与其它钢牌号生产流程是一样的,需要经过冶炼→铸锭(连铸板坯、型材坯)→轧制→定尺→热处理→精整……这样一个较复杂生产流程。

图片上是美军航母用钢板的成分表,HY-80/HSLA–80钢是早年间美国制造“尼米兹级”所用的钢材、HSLA–100则是目前“福特级”的钢材(里面≤51就是飞行甲板钢材的厚度),这两种钢材总体性能与潜艇耐压壳体所用的HY–80钢材基本相同。
从上面美军航母的这两个牌号钢材来看,凡事掌握了生产潜艇耐压壳体钢的国家都可以研制航空母舰用钢材,也就是说在冶炼这个阶段没有问题,即便是因为用量太少不去特为的研制航母专用钢,也完全可以用HY-80来替代,在这个阶段约10个左右的国家在门槛之内。

图片上是大型钢铁联合企业转炉炼钢的情景,由吊车将铁水包吊至转炉上面→将炙热的铁水倒入转炉内→再用氧气枪对炉内的铁水进行吹氧,采用“氧化法”炼钢…转炉炼钢是目前应用最广泛的炼钢方式,由于冶炼时间短、负能源(转炉炼钢时大量的氧气没有充分的助燃,形成一氧化碳,也就是通常所说的“转炉煤气”,经过回收再利用…最后成本合算,回收再利用所获得的利润反而要比制氧的费用高,也就形成所谓的“负能源”)批量生产大…等特点,是目前冶炼航母用钢和其它水面舰艇用钢的炼钢炉首选。

钢水冶炼完毕后不能直接浇铸,还需要进行“炉外精炼”工序流程,所谓“炉外精炼”就是二次炼钢,钢水在转炉内冶炼会有:夹杂、气泡…一些冶炼缺陷,需要采用“二次炼钢”的方式将夹杂、气泡去除(通常是使用惰性气体)并且再一次合金化和进一步去除硫磷,是钢水更加纯净,上面是LF炉外精炼。

大型钢铁生产联合企业的“板坯连铸”生产线,早年间没有连铸生产工艺的时候,航母用钢材冶炼完成后采用模铸工艺,就是用一个铸铁材质的钢锭模加上浇铸底盘、中铸管和各种耐火砖组成炉后工段,等钢水冶炼完成后出盛到钢罐内,再由吊车将钢水罐吊到中铸管上面开始浇铸…像航母用钢材需要浇铸成13.1吨一个的大型钢锭,型材是8.3吨一个的。
但是,模铸法工艺生产效率低、成本高、工序繁杂,并且浇铸完成的钢锭需要在模内进行保温缓冷,否则钢锭内部冷却不均匀就脱模会把钢锭拉裂…这得好几天时间!还有就是大型钢锭不能直接进入到轧机去轧制钢板,需要使用“开坯机”将它制成(碾压)适合轧机再加工板坯。这样的繁杂工序流程无形当中增加了生产成本!所以,现在采用炉外精炼与连铸工艺,取消模铸、开坯这个工序。连铸工艺适合大批量生产并且节省成本(燃料费用很高的)和节省时间。
目前世界上拥有150~300吨大型炼钢用转炉和大型板坯连铸生产线的国家也有10个左右,大型转炉和大型板坯连铸机是钢铁联合企业的标准配置。

图片上是世界上第一艘核动力航空“企业号”建造时的情景,这块钢板就是飞行甲板用钢板,长度超过20米、宽度超过5米,但是航母飞行甲板的钢板不能过厚,太厚了就会形成巨大的“死重量”!这就航母自身的重量增加了很多,结果就是航母的主机所输出功率没有用在航速和航程上,被“死重量”白白的消耗掉了。
航母飞行甲板用钢板都是超长、超宽,厚度很大的定尺钢板,排水量6万~10万吨的大型和超级航母,飞行甲板钢材用量在6200吨~8500吨左右,而且都是超长超宽,厚度在50㎜的钢板(福特级采用HSLA-115钢可能有所减薄),原因是要减少焊接和铆接的工作量和焊缝与铆接点(焊缝越多误差也就越多,最后会形成很大的“累积误差”),三个足球场那么大的面积要求非常平直,不允许有较明显焊接、铆接高度差…20多吨重的飞机起降,在重力加速度的作用下duang的拍在甲板上,如果甲板不平整会造成起落架折断或者砸出一个坑,那么飞机就会出现重大事故……所以,必须使用超长超宽厚度适中的钢板来建造飞行甲板。
目前可以冶炼和连铸航母用钢的国家,就是因为航母飞行甲板的超长超宽的轧制出现了“技术瓶颈”,因为这类板材要求使用轧辊长度超过5000毫米的板材轧机,也就是通常所说的“宽厚板轧机”,这种轧机在全世界是非常罕见!设计标准与制造要求工艺极高,而且价格非常昂贵,不是工业水平极高的国家根本制造不出来,并且这种宽厚板轧机也不是中小国家能用的上的。

图片上是我国5500㎜宽厚板轧机正在安装轧辊,它是当今世界上最先进宽厚板轧机,是生产航母用钢板的“神器”!
5500宽厚板轧机目前世界只有5台,哪个国家拥有了它生产航母用钢板的所有生产环节都被打通!不会出现从钢排号的冶炼→浇铸→轧板任何生产瓶颈,但是航母用钢的生产投资是巨大的,并且需要长时间钢铁工业技术方面的积累,不是一朝一夕就掌握的,所以目前世界可以生产优质航母用钢的国家仅有4个,大量的钢铁工业设备的投资和大批的钢铁技术人员、产业工人使绝大多数国家望而却步!在没资格和产业链的条件下也就放弃了航母用钢的研制。