福特级航母肯尼迪号开工仪式：揭秘航母钢材生产流程

第一块船体钢板在第二艘福特级航空母舰“肯尼迪”号开工仪式上切割。

航母建造是一个大系统工程，从设计到竣工需要全国系统、全国数以万计的设计单位和企业的通力合作才能完成！那么，航母建造的最基础材料——钢材，是如何生产出来的呢？其实，航母用钢的生产工艺与其他钢种一样，需要经过冶炼→铸锭（连铸坯、型材坯）→轧制→定径→热处理→精整等较为复杂的生产流程……

图为美国航母所用钢板成分表，HY-80/HSLA-80钢是美国早年制造“尼米兹级”所用的钢材，HSLA-100则是现在的“福特级”所用的钢材（其中≤51为飞行甲板钢板厚度），这两类钢材的综合性能与潜艇耐压壳所用的HY-80钢基本相同。

从上面美国航母使用的两种钢种来看，任何掌握了潜艇耐压壳用钢生产技术的国家，都可以开发航母用钢。也就是说，冶炼阶段是没有问题的。即使因为用量太少而没有开发航母专用钢，也可以用HY-80作为替代品。现阶段，大概有10个国家在门槛之内。

图为某大型钢铁联合企业转炉炼钢现场，用起重机将铁水包吊到转炉上→将炽热的铁水倒入转炉→用氧枪向炉内铁水中吹入氧气，采用“氧化法”炼钢……转炉炼钢是目前应用最为广泛的炼钢方法，由于冶炼时间短、负能（转炉炼钢中大量的氧气没有充分利用来助燃，形成一氧化碳，也就是俗称的“转炉煤气”，回收再利用……归根结底还是成本低廉，回收再利用的利润高于制氧成本，形成所谓的“负能”），批量大，是冶炼航空母舰等水面舰艇用钢的炼钢炉的首选……

钢水冶炼出来后，是不能直接铸造的，需要经过“炉外精炼”工序。所谓“炉外精炼”就是第二次炼钢。转炉冶炼出来的钢水会有：夹杂、气泡……一些冶炼缺陷。需要用“二次炼钢”的方法，将夹杂、气泡去除（一般用惰性气体），再进行合金化，进一步去除硫、磷，使钢水更加纯净。以上就是LF炉外精炼。

某大型钢铁生产合资企业的“板坯连铸”生产线，在早年没有连铸生产工艺的时候，就采用压铸工艺。航母用的钢材冶炼后，使用铸铁锭模、浇铸底盘、中间浇铸管及各种耐火砖浇铸，组成炉后段。钢水冶炼后倒入钢罐，再由起重机将钢罐吊到中间浇铸管上开始浇铸……比如，航母用的钢材，需要浇铸成每块重13.1吨的大钢锭，型材每块重8.3吨。

但压铸工艺生产效率低，成本高，工序复杂，而且铸造的钢锭需要在铸模内保温、缓慢冷却，否则钢锭会因钢锭内部冷却不均匀而脱模，导致钢锭开裂……这一过程需要好几天的时间！另外，大钢锭不能直接放进轧机轧制钢板，需要制成（轧）成适合轧机再加工的板坯，如此复杂的工序，无形中增加了生产成本！所以现在都采用炉外精炼连铸工艺，取消压铸下料工序，连铸工艺适合大批量生产，节省成本（燃料费很高）和时间。

目前，世界上约有10个国家拥有150~300吨级大型炼钢转炉和大型板坯连铸生产线，大型转炉和大型板坯连铸机是钢铁企业的标准配置。

图为世界第一艘核动力航母企业号的建造过程。这块钢板是用来做飞行甲板的，飞行甲板长达20多米，宽5米。但是，航母飞行甲板的钢板不能太厚，否则会形成巨大的“死重”！这样会增加航母本身的重量。结果，航母主发动机的功率输出不是用来提高速度和航程，而是被“死重”消耗掉了。

航母飞行甲板所用钢板均为超长、超宽、极厚的定尺钢板。排水量6万至10万吨的大型、超级航母，飞行甲板用钢量约6200吨至8500吨，且均为超长、超宽、50mm厚的钢板（福特级采用的是HSLA-115钢，可能更薄）。原因是为了减少焊接、铆接工作量和焊缝、铆钉点（焊缝越多，误差越大，最后会形成很大的“累积误差”）。三个足球场大小的面积必须非常平整，不允许有明显的焊接、铆接高低差……一架重达20多吨的飞机起飞、降落，在重力加速度作用下撞击甲板。 如果甲板不平整，就会导致起落架断裂或者砸出个洞，到时候飞机就会发生重大事故……所以必须采用超长、超宽、适当厚度的钢板来打造飞行甲板。

目前能冶炼、连铸航母用钢的国家，在超长、超宽的航母飞行甲板轧制上，却遇到了“技术瓶颈”，因为这样的板材，需要用到辊长超过5000毫米的板材轧机，也就是俗称的“宽厚板轧机”。这种轧机在世界上非常少见！设计标准和制造要求极高，价格也非常昂贵，工业水平不是很高的国家根本无法制造，这种宽厚板轧机，中小国家根本用不上。

图为我国5500mm宽厚板轧机辊子安装情况，它是当今世界最先进的宽厚板轧机，是生产航空母舰钢板的“法宝”！

5500宽厚板轧机全球仅有5台，哪个国家有？打通了航母用钢板所有生产环节！钢板从冶炼→铸造→轧制不会出现生产瓶颈，但航母用钢生产投入巨大，需要长时间积累钢铁工业技术，不是一朝一夕就能掌握的。因此，全球能生产出优质航母用钢的国家只有4个国家。钢铁工业设备投入的巨额资金和大量的钢铁技师、产业工人，让大多数国家望而却步！没有资质，没有产业链条件，航母用钢发展被放弃。