航母所用钢材全球仅美俄法三国能造，中国一家国企成功打破垄断

　　作为海上舰载机的起降平台，航空母舰的出现大幅提高了一个国家的远程打击能力，是现代海战中不可或缺的中坚力量。因此，一个国家是否拥有航空母舰，是判断它军事实力的重要标准。
　　Tips：中国人民解放军海军山东舰是中国首艘自主建造的国产航母，基于对前苏联库兹涅佐夫级航空母舰、中国辽宁号航空母舰的研究，由中国自行改进研发而成，是中国真正意义上的第一艘国产航空母舰。
　　不过，想建造一艘现代航母，绝对不像二战时期美国随便改改货船和军舰凑数那么简单，其中用到的材料以及高精端技术，已经是过去无法比拟的。再加上航母制造的高昂费用，还不是随便哪个国家都能承担得起的。
　　我国在军事工业上起步较晚，最早是从乌克兰买入瓦良格号之后，通过摸索学习，才研发出了航母制造技术。随着辽宁号改造下水，国产航母山东舰正式交付，我国的航母制造水平才赶上了美俄法三国，成为可以自主研发生产航母的国家。
　　Tips：辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军隶下的一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰，也是中国第一艘服役的航空母舰。辽宁号的前身是苏联海军的库兹涅佐夫元帅级航空母舰瓦良格号。
　　这其中有太多中国科技工作者的智慧与汗水。仅仅是航母中所需的专用钢材，中国就被其他国家卡过脖子，若不是我国的鞍钢不辱使命，到现在哪怕是改造瓦良格号都是天方夜谭。航母专用钢到底是什么？鞍钢又是如何打破技术垄断的呢？这期视频，我们就来好好讲讲。
　　什么是航母专用钢？
　　建造一艘航母需要用到的钢材种类很多，硬要区分，可以分为船体板、装甲板以及结构板三大类。其中，航母中要求最高的是用于甲板和船体以及隔舱所使用的结构板，这其中尤其是甲板钢要求最高，所以也被人叫做航母专用钢。它需要满足以下几个条件。
　　Tips：航空母舰，简称＂航母＂，是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰艇，可以提供舰载机的起飞和降落。航空母舰舰体通常拥有巨大的甲板和舰岛，舰岛大多坐落于右舷。
　　首先是强度要求，甲板钢需要承受住二三十吨的舰载机高速起降时的巨大冲击力。此外，舰载机高达2000度以上的尾焰喷射，也不能让甲板钢板出现变形损坏。不仅如此，常规武器打在甲板钢上也不能变形，要不然舰载机起飞降落遇到坑洼，栽个跟头就是机毁人亡。
　　于是，现代航母的甲板钢强度的最低要求是，甲板钢材的屈服强度，也就是最大受力弯曲的强度，不可以低于500兆帕。相当于每平方厘米的钢材，可以承受住5吨的压力而不会出现变形。当然，这只是行业内的最低标准，各国在钢板强度上都是追求越高越好。比如说现在甲板钢强度最高的俄罗斯，其屈服强度达到了1000MPa左右，是最低标准的整整2倍。
　　Tips： 歼击机用于在空中消灭敌机和其他飞航式空袭兵器的军用飞机，又称战斗机。歼击机的主要任务是与敌方歼击机进行空战，其次是拦截敌方轰炸机、强击机和巡航导弹，还可携带一定数量的对地攻击武器，执行对地攻击任务。
　　也许有人看到这里会说，增加强度还不简单？只要钢板够厚，强度不就上去了吗？讲道理确实如此，但是航母甲板如果太厚的话，整个舰船就会出现重心偏上的问题。如果在海中航行遇到大风大浪，船体过分颠簸，就很难执行作战任务了。甚至，有可能因为头重脚轻，直接翻船。现代航母经过几十年的演变，甲板厚度已经越来越薄，其中超高强度的航母甲板，厚度已经可以降低至5厘米以下。
　　Tips：从尺寸上看，目前美国的福特号航母尺寸最大长宽分别为337*78米，中俄的航母尺寸为305*72米，英国的伊丽莎白女王号为280*73米，戴高乐号航母长宽为262*64米，印度维兰特号航母尺寸为262*62米。在美国核动力航母面前，常规动力航母＂个子＂的确就显小了。
　　此外，航母甲板钢最好要耐腐蚀，也能抵御温度的剧烈变化，在零下30度的极端环境中也不能变脆。而且，最好是可以降低制造成本，在这一系列的要求之下，航母甲板钢的制造越来越讲究起来。
　　最早，美国的航母甲板钢的制造标准为HTS钢，这种钢材的屈服强度只有355兆帕，所以很快被淘汰。如今美国航母中最多的甲板钢采用HY-100钢，这是一种在碳钢中添加铜的合金钢材，屈服强度690MPa在左右，因为其中加入了低于5%的铜，所以HY-100钢也有良好的抗腐蚀能力，成为了甲板钢最常用的材料。因此被美国当做战略级物资，严格限制出口。
　　Tips：航空母舰上的飞行甲板是飞机起飞和降落的地方。在一些不以航空为主要任务的海军舰艇上，直升机航空母舰上的直升机和一些垂直起降的飞机起降地也称为飞行甲板。
　　不过，碳钢的强度虽然高，但是有一个麻烦，就是板材之间必须要经过预热处理，才能完美焊接。在焊接完成之后，还要想办法处理预热造成的温度应力，这样一来，航母的制造成本就会大幅上涨。于是现代各国的甲板钢都在向着低碳低合金的方向发展。
　　比如美国最新的福特号航母，所用的甲板钢就是HSLA-115钢，强度达到795MPa，相当于一平方厘米的钢板上可以承受近8吨的冲击力，因为这种钢材含碳量比HY系列的钢材要低，所以焊接时的热处理温度更低，建造成本和速度都得到了提升。至于钢材中碳含量到底是多少，又添加了多少铜和其他金属，就是人家的军事机密了。
　　Tips：福特号航空母舰USS Gerald R.Ford，是美国福特级航空母舰的首舰，是美国海军在役的第11艘航母。福特号航空母舰造价达约130亿美元，是美国海军有史以来造价最高的一艘舰船。
　　此外，法国研制的特种钢也被用在了核潜艇之上，屈服强度达到了980兆帕，而俄罗斯的甲板钢强度，已经达到1000兆帕，处于世界领先的地位。在这里啰嗦一句，其实日本也有生产甲板钢的技术和能力，不过他们的制造水平应该停留在HY-100钢的范畴，最好的低碳低合金钢到底能不能制造出来，在这里是要打上一个问号的。
　　讲到这里，我们也只是说完了甲板钢的材料问题而已。仅从这个技术难度出发，我国现在的很多民企，都可以生产出达到标准的HY-100钢材。
　　Tips：核潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇。由于这种潜艇的生产与操作成本，加上相关设备的体积与重量，只有军用潜艇采用这种动力来源。
　　但是，仅仅是材料达标还不够，你的整块钢材必须够大，才能当做甲板钢使用。因为，你能制造出来的钢材越大，焊缝就会相应减少，强度才能真正达标。而想要完成这个目标，就需要超大的轧钢机来生产。从某种意义上来说，这种轧钢机称得上是国之重器。如果没有它，想要造出符合规格的甲板钢就是天方夜谭。
　　这种轧机的名字非常好理解，叫做宽厚板轧机，顾名思义，就是可以生产又宽又厚的大型板材。这种轧机的生产由来已久，最早可以追溯到19世纪世界造船业崛起，不过受技术限制，轧机的最大宽度不会超过3米。直到在冷战刺激之下，美国、苏联、德国、日本这几个国家，才相继研发出了宽度在4100毫米到5500毫米的宽厚轧机。
　　Tips：宽厚板轧机主要是指辊面宽度达到2800mm以上的宽幅中厚板轧机。辊面宽度达到4800mm以上的轧机，又被称为特宽厚板轧机，最大规格可达5500mm。
　　有趣的是，中国在计划生产甲板钢的时候，直接选择挑战最高难度，并且真的建成了最高标准的5500毫米轧机，步入了航母制造的高端队伍之中。完成这项壮举的，就是我国的鞍钢。
　　鞍钢如何一步步打破垄断？
　　鞍钢是我国最早的钢铁生产基地，如果从1949年7月重新成立开始算起，已经经过了72年的风风雨雨。不过，钢铁制造这类重工业对国家兴衰来说至关重要，所以想要学习他国先进经验难上加难。尤其是宽厚钢材的生产，只能靠自主研发，才能和世界发达国家相抗衡。
　　Tips：鞍钢一般指鞍钢集团有限公司。鞍山钢铁成立于1948年12月，是新中国第一个恢复建设的大型钢铁联合企业和最早建成的钢铁生产基地，被誉为＂新中国钢铁工业的摇篮＂。
　　我国在这方面曾经可谓拙荆见肘，在1985年开工建设九江大桥时，我国就已经感受到了制造能力上的掣肘。当时桥梁结构钢板要求厚50mm，长18米，单重11吨，由鞍钢2800mm轧机生产。但可惜的是，由于鞍钢生产出来的钢材重量与尺寸都无法满足条件，最后修改设计方案，增加拼接焊缝才勉强达成目标。
　　Tips：广东九江大桥是一座横跨中国西江的桥梁，全长1682米。大桥属240国道保台线一部份，是亚太区第一座大跨径独塔双面索预应力混凝土斜拉桥。
　　之后，我国开始大力研发造船业制造水平。不过，让中国造船业大跨步提升，却是另一项关键因素，那就是瓦良格号。1999年，瓦良格号被中国买下，中间历经波折，到了2002年才终于抵达中国。当时，我国的大连造船厂和鞍钢都面临一个巨大的挑战，就是把这艘没有建完的航母造出来。鞍钢承接这个项目从2008年开始，任务只有一个，就是研制用于修复瓦良格号所用的钢材。
　　当时，技术团队面临的挑战并不是甲板钢，而是用于船体结构拼接的对称球扁钢。由于对称球扁钢外形特殊，尺寸差异大，再加上金属流动和孔型设计的因素，仅轧制成型就十分困难。由于没有专用的生产线，热处理的效果也不理想。
　　Tips：苏联解体后，乌克兰得到了二艘未完成的航空母舰，瓦良格号和乌里扬诺夫斯克号。其中，瓦良格号的建造率已经达到了68%，中国将其购买回国后完成了修复，后取名辽宁号。
　　研发团队夜以继日，终于用了一年半的时间，完成了航母钢材的交付任务。正是由此，我国才打开了航母制造的大门。有人曾经如此评价，瓦良格号让中国的航母研发提前了二十年，为国家省下了200亿的经费成本。
　　而在此之前，美国的航母制造，就足以挑战我们的神经。比如美国的尼米兹级航母，它的飞行甲板面积达到了18200平方米，相当于三个标准足球场。而要生产这样的甲板钢，只需要5000毫米以上的特宽厚轧机。如果中国想要制造航母，必须通过这关才能实际建造，要不全是空谈。
　　Tips：尼米兹级航空母舰Nimitz-class aircraft carrier，是美国海军隶下的一型现役核动力多用途航空母舰，亦是美国海军远洋战斗群的核心力量。
　　于是，在2006年，经发改委立项批准，辽宁营口鞍钢鲅鱼圈钢铁基地开始动工，项目包括世界最大规格的5500mm宽厚板轧机等一批先进装备。如此大型的轧机制造已经属于极限制造领域，中国一重为了浇筑出轧机其中一个机架，就动用了4台电炉，2台精炼炉和716吨钢水。最终浇筑出了高15.2米，重412吨的机架，创世界轧机之最。而机架上的巨型合金钢轧辊，以及支撑部件，也创下世界之最。
　　到2009年正式完工，整条甲板钢生产线，就已经变成了一个占地15个足球场的庞然巨兽。其中的5500毫米四辊可逆式双机架宽厚板轧机创下世界纪录，被称为轧机之王。
　　Tips：这台设备由一台5500毫米四辊式粗轧机以及5000毫米精轧机等四十多台配套设备组成。其中两台轧机的重量接近7000吨，单单一个轧辊的重量就达到400吨。
　　这套＂轧机之王＂可以产生10万吨的下压轧制能力，轧制宽度达到5.5米，长度可达40米以上，是常规钢板的4倍以上。有了它，我国才真正具备了生产航母的能力。
　　不过，真正的挑战，开始于2011年，鞍钢终于接下航母钢材的生产任务。虽然没有公布具体的研发过程，但是从公开数据可知，鞍钢只用了短短2年的时间，就完成了包括甲板钢、球扁钢等关键型号钢材的生产，在2013年8月完成了材料交付，为我国国产航母提供了70%的航母专用钢，完成了华丽的蜕变。至于鞍钢生产的甲板钢到底强度如何，现在还没有公布确切的资料。
　　Tips：球扁钢是一种主要应用于造船和造桥领域的中型材。一般较大的船只和正规的船舶在设计时主船体大多选用船用球扁钢。
　　根据网上流传出来的消息推测，我国航母甲板的焊接预热温度，大概在128度左右。这比HY-100钢材的预热温度要低，说明甲板钢的材料已经属于低碳低合金钢，属于航母用钢中的高端产品。我国不仅打破了美俄法三国的技术垄断，还一举跻身先进水平。
　　这让我们有理由相信，在我国解决了动力问题之后，绝对有能力制造出＂尼米兹＂级甚至福特级大小的航空母舰。相信，在不久的将来，我国也会成为海上军事大国。到时候，美国的＂自由行＂，将会离中国的海域越来越远。