2016年神舟十一号升空,钢铁行业在航天领域贡献几何?

   日期:2025-05-07     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:223    评论:0    
核心提示:长征四号火箭、神舟飞船、长空一号卫星、风云一号及二号气象卫星等这些代表中国航天事业高科技水平的弹、船、星、箭四大系列产品大都采用了宝钢的特钢精品,我国第一枚探空火箭、长征二号乙和长征四号乙运载火箭等这些高科技产品所需的合金钢材90%以上也都来自宝钢特钢。

钢材型号和强度_钢材的两个强度指标_钢材牌号与其强度质量等的关系

2016年10月17日,清晨7时30分,酒泉卫星发射中心上空,长征二号F遥十一运载火箭搭载神舟十一号载人飞船成功点火,腾空而起。此次发射,成功将我国航天员景海鹏和陈冬送入浩瀚的太空。那么,这一壮举对钢铁行业产生了怎样的影响呢?

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常言道,“材料决定产品”,材料研究构成了众多学科的基础,始终是各国高度重视的战略性领域。材料的研发能力在很大程度上反映了国家航天工业的发展程度,而在航天领域,钢铁及其合金材料的作用尤为关键。以本次的长征二号F遥十一运载火箭为例,其起飞重量达到了479.8吨,其中高强度钢材占据了相当大的比例。

发达国家在高端特殊钢材研究方面取得的成就对其他国家而言均为绝密,技术限制和昂贵的原材料进口成本一度极大地限制了发展中国家航天工业的进步。然而,如今这一状况已被我国钢铁行业从业者所扭转。泰科钢铁网将逐一列举那些对中国航天事业作出卓越贡献的钢铁企业!

1、东北特钢

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东北特钢集团为“长征二号ft2”运载火箭供应了核心部件及众多关键部件,这些部件采用了特殊钢材料,涵盖了高强钢、高温合金以及不锈钢三大系列,品种多达20余种。

旗下的为运载火箭提供了多种型号特种不锈钢带、软磁合金钢带;

该企业旗下产品线丰富,涵盖了多种型号的高强度不锈钢弹簧钢丝、合金冷挤压钢丝、合金弹簧钢丝以及不锈钢冷挤压钢丝。

东北特钢集团长期以来,为我国“神舟”系列飞船、“长征”系列火箭以及“嫦娥”探月工程等重大工程贡献了多种关键材料,对航空航天和军工事业的发展做出了卓越贡献。为确保国家高科技领域对特殊钢材料的需求得到满足,该集团高度重视航天用材料的研发、生产和管理工作。近年来,集团更是加大了在特殊钢材料科研和技术改造方面的投入力度。国内已拥有规模最大的特冶炉集群,成为生产高端材料的重要企业。伴随着我国航空航天领域的高速发展,对特殊材料的需求持续上升,这为扩大高端产品产量、提高技术工艺水准、优化产品品种结构带来了宝贵的历史机遇和广阔的发展空间。

东北特钢集团对新产品研发工作给予高度重视,持续在技术及产品创新领域实现创新突破,从而更有效地满足市场和用户的需求,并显著增强企业的核心竞争力。据数据统计,在2016年1月至8月期间,该集团成功试制了419个新产品,产量达到了33.6万吨,产值更是达到了28.8亿元。具体来看,新产品在产量中的占比为29.1%,但在产值中的占比却高达42.7%。

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东北特钢被誉为我国特殊钢产业的发源地,大连特钢的创建时间可追溯至1905年,抚顺特钢的成立则是在1937年,而北满特钢则是在1957年正式建成并投入生产。在我国历史长河中,东北三大特钢企业谱写了一篇篇辉煌篇章,它们生产出了中国首炉不锈钢、首炉高速工具钢、首炉高强钢与超高强钢、首炉精密合金以及首炉高温合金等,为中国首艘宇宙飞船、首颗人造卫星、首枚导弹、首次发射远程运载火箭、首架新型飞机、首艘核潜艇以及首辆重型坦克等项目的研发贡献了关键原材料。在我国成功发射的“神舟”系列飞船、“嫦娥”探月工程,以及“歼十”战斗机、国产大型飞机项目、新型驱逐舰、核潜艇等项目中,东北特钢均贡献了核心材料。此外,该企业还为我国核电业、风力发电设施、高速铁路、轿车国产化、石油开采用钢的更新换代等方面,研发并供应了大量的新型特殊钢材料。东北特钢始终肩负着国家在黑色冶金新材料研发领域超过50%的科研任务。

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抚顺特钢为我国第一颗原子弹、氢弹以及人造卫星的研制贡献了关键原材料;从国产首枚导弹到各式远程运载火箭,其所需耐高温、高强度、高灵敏度的材料均由抚顺特钢供应;在“神舟”系列宇宙飞船和“嫦娥一号”探月卫星的运载火箭上,抚顺特钢提供了所需的各种关键材料;从新中国第一代战斗机至当前最先进的战斗机,抚顺特钢均提供了高纯度、超高强度的钢材。在庆祝国庆五十周年的天安门广场盛大阅兵仪式上,展示的先进武器装备中,采用了众多新型钢材,其中超过八成是由抚顺特钢公司所供应。

2、中国钢研

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负责研发长七火箭核心部件——涡轮叶盘及其所有热端组件。自1997年起,钢研高纳着手攻克关键技术难题,针对液氧煤油发动机特有的严苛工作环境,成功研发出适用于该发动机的专用涡轮盘材料。这种合金在确保高温强度的基础上,创新性地解决了多项技术挑战,为液氧煤油发动机提供了强大的动力支持。

成功攻克了材料研发难关,历经多个阶段的研究,成功解决了制造与焊接的技术难题,全面完成了核心部件整体涡轮叶盘及所有热端部件的研发任务。所有使用的材料和零部件均通过了反复的试验考核,展现出卓越的运行性能,完全符合我国液氧/煤油高压补燃火箭发动机对关键材料的需求。

钢铁研究总院(中央研究院)是我国液氧煤油发动机用材料研究的关键承研单位。该院研发的高强不锈钢,正是长七火箭发动机的核心材料。研发团队历经重重挑战,成功攻克了众多技术难关。他们研制的系列材料,其力学性能不仅达到了国际同种材料的水平,甚至有所超越。这一成果,标志着我国液氧煤油高压补燃发动机关键用材实现了从无到有的历史性突破。

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研发团队特别针对位于低纬度地区的海南文昌航天发射场,该地气候条件具有“高温、高湿、高盐雾”的特点,对高强不锈钢的腐蚀特性及其防护手段进行了详尽而全面的探究。研究团队在海南选择了与文昌气候环境相似的琼海、万宁地区,开展了暴露模拟实验,全面了解了发动机材料及构件的腐蚀规律及其主要影响因素,并提出了加强腐蚀防护的关键工艺措施。这一研究成果得到了航天六院的高度评价,对液氧煤油发动机适应海南文昌基地的发射任务起到了关键作用。

钢铁研究总院,亦称中央研究院,系我国运载火箭技术研究院的长期优质合作伙伴,其生产的材料被广泛用于多个领域。其中,部分材料被应用于长征七号火箭的三级伺服机构。这些伺服机构与发动机协同工作钢材牌号与其强度质量等的关系,共同构成了火箭的推力矢量控制系统。该系统在电子指令的引导下进行运动,实现对火箭姿态的精确控制。此外,还有一部分材料被用于姿态控制的激光捷联惯性导航组件。惯导组件是捷联惯性系统的核心组成部分,它在运载火箭的控制系统中承担着测量火箭相对于空间速度和加速度的任务。经过坐标的转换以及计算机的处理,能够获取到火箭的多种导航数据。

3、宝钢特钢

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这款升级版的长征二号F运载火箭,其尾部喷管所采用的核心材料——即精细的薄壁管,均由宝钢公司精心生产。

自半个多世纪前起,宝钢特钢便向我国航空航天事业贡献了众多尖端材料,包括:1960年3月成功研发出我国首支航空用不锈钢管;在20世纪60年代中期,成功研发了适用于航空发动机的火焰筒、涡轮盘和涡轮片的高温合金;70年代,为长征系列运载火箭提供了所需的高温合金材料;80年代,又研发出了航天发动机关键部件的专用材料;进入本世纪初,更是研制出了飞船姿态控制系统发动机的新型高温钛合金材料……

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在上世纪60年代初期,其前身——上钢五厂便引进了国际领先水平的真空感应炉和真空自耗炉,并且在国内率先将这一先进的冶炼技术应用于高温合金的生产过程。科研人员成功突破技术壁垒,创新研发出一套独特的生产工艺,该工艺技术生产的耐高温合金材料被广泛应用于航空发动机领域,显著提升了发动机的使用寿命至原来的两倍,极大缩小了我国在高温合金技术方面与国外领先水平的差距,为我国航天事业的发展做出了卓越贡献。自那时起,宝钢特钢生产的高温合金产品在质量与技术层面持续进步,充分迎合了我国航天运载火箭发动机升级换代的需求,并在东风五号、长征系列运载火箭等超过百次的发射任务中,出色地通过了考验。自20世纪70年代末开始,宝钢特钢便肩负起研发国家航天所需特种钢材的重任,该公司所生产的性能卓越的棒材,以及种类丰富、规格完备的管材、饼材、环材、板材,还有各式模锻件、自由锻件、等温锻件等,均充分满足了我国航空航天领域对材料的高标准需求。长征四号火箭、神舟飞船、长空一号卫星、风云一号和风云二号气象卫星等,这些标志我国航天高科技水平的弹、船、星、箭四大系列,普遍使用了宝钢生产的优质特钢。同时,我国首枚探空火箭、长征二号乙火箭以及长征四号乙运载火箭等高科技产品,所需合金钢材的90%以上亦源自宝钢特钢。在过去的三十多年间,我国所有运载火箭的一、二级推进发动机,以及神舟系列飞船的姿态控制系统发动机,均采用了高温合金材料,而此类高温钛合金材料则完全由宝钢特钢公司独家供应。

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1998年,上钢五厂并入宝钢集团,其特钢航天尖端用特种材料的研发能力、制造管理水平以及装备技术水平均实现了显著飞跃,持续助力我国航空航天事业,共同编织着实现“飞天之梦”的壮丽篇章。在“十五”和“十一五”规划阶段,宝钢特钢公司相继主导或参与了超过一百项航空科研与生产项目,与航天产品配套制造商紧密合作,攻克技术难关,为长征系列火箭、神舟系列飞船以及众多卫星等高科技前沿产品供应了大量的特种钢材新材料。宝钢研发的高温合金材料,适用于火箭发动机整体涡轮转子的制造,以及钛合金材料,专用于推进舱发动机的核心部件,这两者均已发展成为宝钢的自主知识产权和国际领先水平的核心产品。它们在神六和神七载人飞船的发射中均取得了圆满的应用成果。

4、

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长征七号火箭搭载了我国自主研发的两种新型液氧煤油高压补燃发动机,这一成就标志着我国近地轨道运载能力达到了前所未有的高度,显著增强了中国航天的整体实力。攀长特公司为我国新一代运载火箭的液氧煤油高压补燃发动机项目,成功研发了多种高性能新材料,这些新材料的运用为发动机的研发提供了坚实的物质基础。

S系列低温用钢,特指用于液氧煤油航天发动机的专用钢材,由攀长特公司独家供应,主要应用于我国新一代大推力火箭发动机内部众多关键部件的制造。该钢材的生产技术要求极为严格,成分控制亦颇具挑战性。

自1997年开始,我国设立了长征新一代大推力火箭发动机——液氧煤油高压补燃发动机用材料的研究项目。该项目致力于研发5种新型材料,其中攀长特负责了3种材料的研发工作。在多年的持续研发过程中,攀长特不断优化技术,提升工艺水平,使得新材料性能得到持续提升和升级,同时保证了材料的稳定供应。

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攀长特,作为攀钢集团旗下唯一的特种钢铁生产企业,承担着国家重点特殊钢科研与生产的重任,同时也是国家关键军工项目的配套供应单位,以及四川省内的大型骨干企业。历经半个世纪的积累与进步,企业塑造了“特钢工艺精湛、专用设备完善、科研开发能力突出、产品技术含量丰富”的经营优势,产品应用范围广泛,配套设施完备,研发实力强大,掌握了众多生产技术专利和专有技术。卫星设备专用钢材、抗氢脆HR系列钢材、飞机涡喷发动机用钢材等填补了国内市场空白,成功研发并生产了50余种牌号、300余种规格和品种的新材料,为我国航空航天、兵器制造、核工业等领域提供了近600项工程和国防军工所需材料。

5、重钢钢研所

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重庆钢铁研究所,作为重钢集团的分支,为长征2F火箭以及神州九号飞行器研发并供应了自产的黑色金属材料。

研究所负责中国运载火箭研究院“长征系列运载火箭型号物质”所需黑色金属的研发与生产。该所供应的黑色金属材料满足研究院大部分需求,目前其生产的钢材种类已达到数十种。

重钢钢研所自主研制的优质黑色金属制品、专用磁钢材料以及航空管道等,已广泛应用于我国众多运载火箭、神舟飞船系列以及嫦娥卫星系列。

6、太原钢铁

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在2016年7月3日的“长七”发射任务中,太钢负责供应了三大类关键的钢铁材料。首先,它们提供了不锈钢制品,这些制品主要用于火箭发动机系统尾喷管的制造。其次,还有一类产品是用于支撑发动机系统的结构部件。最后,第三类则是纯铁材料。

火箭尾部的尾喷管,那便是我们目之所及的类似大喇叭的部件,其功能在于通过改变喷射出的高温高压气体的流向,帮助火箭在最短的时间内达到起飞所需的速率;而新型燃料在零下100度的低温下,能够瞬间燃烧至3000度的高温,这对钢材的耐高温和耐腐蚀性能提出了极为严格的要求。

太钢集团军工与核电产品开发业务部部长李志斌指出,若要实现耐高温,必须提升钢材中的碳含量,然而这却会对钢材的耐腐蚀性产生负面影响。因此,在成分控制上需达到极高的精确度,务必找到最适宜的控制节点。为了精确把握这一关键点,我们必须确保钢材的品质,对钢材纯度的要求甚至需达到99%以上。在第一次炼钢完成后,我们必须进行第二次精炼,这就像是用笊篱过滤一样,将所有杂质元素清除,从而使得钢的纯净度更高。这种材料的纯度要求达到三个零以下,即99.99%。

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太钢的产品与航天事业有着深厚的渊源,无论是嫦娥探月任务,还是神舟飞船系列,从“长征一号”到“长征十号”,太钢都成功完成了我国航天领域的重大使命,使得山西制造成为山西人的骄傲。“天宫二号”及其搭载的长征二号FT2运载火箭的关键部件,采用了太钢制造的不锈钢、高强度合金钢以及电磁纯铁等材料,“太钢制造”再度为我国航天强国的梦想贡献力量。

多年来,太钢员工奋发向前,孜孜不倦地致力于航天新材料的研发,精心制造出高品质的航空航天专用钢材。太钢生产的不锈钢冷轧、热轧产品以及电磁纯铁等,被广泛应用于“嫦娥”探月工程月球探测器、“神舟”飞船系列、“长征”运载火箭系列以及“天宫一号”目标飞行器等,使太钢成为我国航空航天专用钢材领域的重要制造企业。

7、包钢稀土研究院

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包钢稀土研究院持续为长征系列运载火箭供应关键部件,这些部件包括用于火箭定位和导航的钐钴永磁辐射环。

在20世纪80年代初期,稀土研究院的新材料研究室肩负起重要使命,设立了隶属于冶金部的军工办公室军工试制小组,由此开启了永磁材料的研发工作。从“神舟一号”至“神舟七号”的成功发射,再到“嫦娥一号”、“嫦娥二号”的圆满登月,每一枚运载火箭都搭载了包钢稀土研究院研发的永磁元件。包钢稀土研究院的蒙稀磁业已掌握国际顶尖的生产、加工、检测设备与技术,能够制造出各类性能和形状的钐钴磁体器件。年产量超过200吨的钐钴磁体,展示了其强大的生产能力。此外,包钢稀土研究院旗下的“瑞科稀土冶金及功能材料国家工程中心”还为美国的发现号航天飞机的阿尔法磁谱仪提供了关键的磁性材料支持。

8、新冶钢

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2010年,新冶钢承接了一项订单,该订单要求为生产“天宫一号”使用的长征二号F型火箭发动机,提供一种至关重要的部件——特种合金无缝钢管。

特种合金无缝钢管在火箭一级火箭部分发挥着重要作用,它必须具备出色的耐高温特性,主要负责向火箭发动机输送燃料。发动机作为火箭的核心部分,而此类材料则是发动机核心的关键构成,被誉为“心脏中的心脏”。从外观上看来,特种合金无缝钢管与普通钢管并无二致,甚至与家用的自来水管相差无几。其外表看似平凡,却蕴藏着强大的力量——自我国首颗人造卫星“东方红一号”顺利升空,再到“神六”翱翔天际与“嫦娥”月球之旅,这种钢管与众多新冶钢技术产品并肩作战,共同创造了辉煌业绩,更因其卓越品质赢得了航空航天部门的赞誉。在2009年国庆阅兵的盛况中,天安门广场上空,那些“歼十”和“飞豹”等高性能战斗机在翱翔时,其发动机部件中亦采用了这种特种钢管。

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长征二号F型火箭所使用的特种合金无缝管的生产流程相当繁琐,需经过二十余道精细工序。这些工序包括原材料的选购、熔炼、加工以及热处理等,每个环节均由专业人员负责质量控制。任何微小的失误都可能对整个生产链造成破坏,造成前功尽弃的后果。即便是耐火材料中存在微量的杂质,也可能对钢水的品质产生不良影响。该公司一位技术专家透露,曾有一回,用于生产钢管的原材料选用了三批钢材,其中前两批因质量不达标,不得不重新进行熔炼处理。

9、西宁特钢

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西宁特钢作为我国国家重点航天用钢生产企业之一,长期为国家关键航天项目输送了众多高品质材料,贡献显著。该公司曾荣获多项殊荣,包括中国首次载人交会对接任务天宫一号、神州九号以及长征二号F研制配套物资供应商称号,中国航天突出贡献供应商荣誉,9910工程突出贡献奖,以及产品实物质量金杯奖等。

10、北京科技大学

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自1956年起,北京科技大学的专家学者便着手探究硅元素对钢材回火转变的作用。国内首次实验结果显示,硅能够抑制马氏体的分解,延缓碳化物的转变过程,同时减缓α相的回复和再结晶速度,使得这些转变在更高的回火温度区间内发生。因此,在低温回火条件下,含有硅的钢材有潜力形成具有高强度和良好韧性的回火马氏体组织。这一成果揭示了我国首颗人造卫星所用火箭壳体材料(32Si Mn Mo V)中硅元素的机理,并推动了该壳体钢的研发进程钢材牌号与其强度质量等的关系,使其研制得以顺利完成。

北京科技大学首次阐述了淬火与低温回火处理后的回火马氏体钢在强度极限方面与α相中碳含量之间的定量联系,强调Si-Mn-Mo-V合金体系的回火马氏体在强度与韧性综合性能上表现优异,这一发现为我国国防科工委分配的超高强度钢研发任务奠定了坚实的基础。杨让课题组后来成功研发了超高强度结构钢,该材料被成功应用于我国东方红一号卫星以及尖兵一号返回型卫星的发射火箭壳体,并因此荣获了1979年国家颁发的重大技术改进成果奖三等奖。

11、东北大学

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东北大学冶金馆草坪之前,有一座由我国运载火箭技术研究院在2014年赠予学校的长征五号运载火箭模型。这座模型,是中国火箭技术研究总院为表彰东北大学在我国火箭自动控制领域取得的卓越成就而设立的。众多东北大学学子,长期以来,都在默默地为中国航空航天事业奉献着他们的力量。

杰出代表:

张厚英,一位杰出的载人航天工程技术专家,1956年于东北工学院机电系工业企业电气化专业圆满毕业。他历任中国科学院计划局、高技术局局长,中国科学院高能物理研究所常务副所长,中国科学院空间应用中心总体部主任,以及国家载人航天工程应用系统总指挥。目前,张厚英担任中科院空间总体部顾问一职。先后获得中科院科技进步特等奖、国家科技进步特等奖。

韩景全,一位杰出的运载火箭技术专家,于1958年从东北工学院冶金系有色金属压力加工专业毕业,随后,他同年被分配至国防部第五研究院独立七室工作,该机构即今日我们所熟知的中国运载火箭技术研究院北京航天材料及工艺研究所。1987年,韩景全投身于“长二捆”的研发项目,历经从方案论证到长征二号E火箭首飞成功,整个过程仅耗时18个月,这一成就为我国运载火箭技术在国际舞台上赢得了赞誉。随后,从1988年至1998年,他担任中国运载火箭技术研究院副院长,主要负责技术管理工作。从1998年到2007年2月,他担任型号总指挥一职,主要职责是领导战术型号的研发工作。在此期间,他先后获得了航天部颁发的二等功一次,国家科技进步奖一等奖一次,以及国防科工委授予的一等奖两次。

 
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