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核潜艇耐压壳体钢材是怎样生产出来的?
潜艇钢生产是一个复杂的过程,不是我们业界外人士想象的那样,有炼钢炉、有轧钢设备……就能生产出来的,这需要在设备上有巨大的投资,还需要有丰富的冶炼工艺沉淀。
潜艇用钢的冶炼不似水面舰艇用钢,可以***用转炉+LH炉外精炼工艺冶炼出来的,冶炼潜艇用钢的设备基本上是电弧炉和炉外精炼炉双联才能完成。
为什么要用电弧炉而不是通常使用的转炉?因为电是“二次能源”本身没有杂质,并且电供应稳定,电弧加热方式产生的发热值也大大高于氧气,这样可以更好的融化钢水里的其它需要加入的有色难融金属。图片上就是目前普遍使用的电弧炉,***用三相交流式,使用三根石墨电极,由卡头和齿调控制它在炉内部分的高度……电弧加热时,电极周围产生的温度高达6000度!任何难溶解的金属都会被融化,这样才能更好的与钢水融合,使钢材合金成分均匀而不至于出现“偏析”这样的炼钢缺陷。
潜艇钢冶炼的关键设备:钢包炉外精炼炉,也叫:VOD。是目前大规模生产高档钢材的先进设备。
钢水在电弧炉中温度合适、基本合金成分在限内就可以出钢,盛在钢水包内的钢水还不能直接浇铸,需要在VOD炉内进行二次冶炼和二次合金化,也就是通常所说的炉外精炼,要将钢水包稳定的放置在VOD炉内进行真空脱气和去夹渣作业,就是将钢水在电弧炉内冶炼过程中出现的有害气体、氧化夹杂等物去除掉,使钢水更加纯净,同时还要使用氩气等“惰性气体”将钢水内的夹渣带到钢水面上渣面内……这是一个必要的过程,现代潜艇潜深都在300~600米,要承受极大的海水压力!如果钢水不纯净势必会出现:气泡、夹渣、白点……等冶炼缺陷,这将严重的影响后续的板材/型材生产,有缺陷的钢材要是用在潜艇上会出现艇毁人亡!
潜艇用钢材大部分都是模铸生产工艺,而非连铸生产。也就是说要模铸成13.1吨的扁钢锭(板材用)和8.3吨的方锭(球扁钢用)模铸钢锭在轧制过程前需要反复的开坯工序,这样板坯和板材压缩比才大,最终的钢板内部才会更加致密!这个道理就和我们吃的面条一样,机器压出来的切面,肯定没有擀面杖擀出来的面条劲道。而且模铸锭可以进行保温缓冷,否则会出现钢锭冷却温度不均匀出现拉裂现象,潜艇钢都是高档钢材,因为拉裂造成了损失将是巨大的。
兔哥回答;核潜艇是水下兵器,靠海水的掩护悄悄地接近目标,对目标进行狙杀,核潜艇***用了核能做为动力,可以在水下长航时隐蔽航行,减少了因浮出水面而暴露目标的危险。潜艇在水下航行,由于水的密度是空气的800倍,而且水具有不可压缩性的特征,所以潜艇需要承受巨大的海水挤压力。并且随着潜入的深度潜艇所承受的压强越来越大。
目前,常规潜艇所承受的潜水深度通常为300~400米左右。核潜艇通常能达到400~600米,这是可承受的安全深度。如果超过潜艇所能承受的极限潜深,巨大的海水压力就能把潜艇压扁压碎。而潜艇越是潜的深就越安全,而目前的反潜武器并不能对于深度千米以上的深度进行攻击,700米就很困难了。所以如果潜艇能够潜的够深就可以畅通无阻了。这也是潜艇都在极力增加潜入深度的原因。然而,想潜的深可不是说做到就能做到了,对于潜艇的主要材料,潜艇的壳体钢板的加工制造是一个考验。潜艇用的钢板常规潜艇通常在500兆帕左右,而核潜艇的钢板的屈服强度在600兆帕以上,目前的潜艇用钢的屈服强度达到了1000兆帕级别。
核潜艇钢板的性能特点;核潜艇用钢除了上文兔哥阐述的屈服强度要求,就是钢板必须能适合海水环境的影响,海水的水温变化非常大,不但受季节变化,也受深浅度变化。海水的温度变化值在+49°C~–34°C之间。热涨冷缩是钢铁的特性,核潜艇用钢必须要克服这种特性,变化越小越好。核潜艇长期在水下,深浅往来频繁,受压不等,即要求有高硬度,又要求有韧性,而硬度和韧性历来就是一个矛盾体。而且潜艇有几十年的服役期,这就要求潜艇的钢材有很强的抗疲劳性能。同样要耐海水的腐蚀。另外,钢材在好也必须能加工成型,所以,还要有可加工性。从以上几点也可以看出,一艘核潜艇的钢材的性能要求多苛刻了。
核潜艇用钢板的加工;由按金属配料铸造的钢坯加工而来,加工中通常***用轧钢工艺,反复轧制,和制造炮管差不多,不同之处在于核潜艇的钢板要求是平整的,钢板的好坏决定了潜艇造好后的结构强度,因此,其工艺是严格保密的。不过我们从对钢板的要求可以窥其一斑。
核潜艇壳体的制造;核潜艇的壳体首先是选用高屈服强度的合金钢材,这种钢板的屈服强度值代表着该国的钢铁制造强国的能力,配方是严格保密的,属于一个国家的战略资产。核潜艇的钢材的好坏决定了潜艇的下潜深度,和壳体直径的大小。钢板并不能直接用来焊接,而是必须要进行卷压成型,然后焊接成一圈圈的一定长度的分段,每个分段都经过滚轧,这样强度就更高。然后把这些小段的圆筒在焊接在一起,形成大的分段。最后在把这些大的分段接合在一起,也叫总装。这样一艘核潜艇的耐压壳体就造好了。造好后才能钻出鱼雷发射管安装口,导弹安装口等等开口。
当然以上只是从表面阐述核潜艇材料的和建造核潜艇的难度,而这还只是整个核潜艇建造的一部分而已。但不能否认,核潜艇的钢材的好坏对于核潜艇的潜水深浅有着直接的影响,也是决定核潜艇生存能力的关键因素。
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