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【授权转载:装甲辟谣】试验第二期:法国炮与苏联钢

2020-06-06 10:09 作者:耶格卡在豹2舱门上  | 我要投稿

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虽然算是旧事重提,不过容我絮叨几句吧。上回写AMX 30相关文稿的时候,又看到了一些熟悉的观点。

“法国炮钢不行,打不了穿甲弹只能打破甲弹”

“要不是苏联提供技术,法国连炮钢都造不出来”

“法国是用先进的技术从苏联交换来一台电渣炉”

那今天就说说看电渣重熔炮钢是怎么回事。


西方对于电渣重熔的应用,大致可追溯到1940年美国人Robert. K. Hopkins的电渣重熔专利,也就是所谓霍普金斯法。由于对原理缺乏正确认识,且因为相关生产企业实行了严密的技术封锁,电渣重熔技术在西方发展缓慢,直到60年代,霍普金斯担任技术指导的Kellogg公司破产重组时,电渣重熔技术才在西方扩散开来

而早在1892年,俄国的斯拉维扬诺夫就在研究电弧焊接过程中提出了电渣重熔的基本原理。1934年,在苏联科学院院士叶甫盖尼·奥斯卡洛维奇·巴顿(Евгений Оскарович Патон,此巴顿非彼巴顿)倡议下,建立了焊接研究所。


叶甫盖尼·奥斯卡洛维奇·巴顿,1870-1953

后来卫国战争期间,焊接研究所研制了自动化焊接设备,广泛应用于中型坦克的生产,由于这一杰出贡献,焊接研究所在1945年得名巴顿焊接研究所,也就是今天的乌克兰巴顿焊接研究所(上回有人非要说巴顿研究所是美国的,笑死了)。战后,巴顿研究所在研究电渣焊接时发现焊缝的材质要优于母材的材质,受此启发在1958年研制出了第一台工业电渣炉

很多人据此认为,苏联在1958年就掌握了电渣重熔钢的生产,并迅速将其应用于火炮钢材领域。不过我们还是先来看看,1958年苏联建立的第一个电渣重熔车间是个什么情况。

1958年,苏联在乌克兰扎波罗热的第聂伯罗特殊钢厂建立了第一个电渣重熔车间,这里曾经是世界最大的电渣重熔钢生产车间。该车间最初有4台Р-901型电渣重熔炼钢炉,这是最早的工业电渣炉,每台可炼制最大重量0.5吨的钢锭,率先实现了电渣重熔钢的大规模工业化生产。

一般说来,经电渣重熔制成的钢锭,其内部杂质含量少,切头去尾后可以直接进行锻压加工形成毛坯,再经进一步热处理和机加工得到成品零件。坦克炮也是这样,先从空心管状的短粗炮坯旋转锻压变得修长,再经过热处理调质、淬火和矫直得到炮坯;又通过机加工去掉炮坯表面的皮层,接着把内膛镗成合适的尺寸,最后根据需求把内膛加工为滑膛或线膛。总体来说,从钢锭到炮管成品,经历的是减材制造的过程,换言之,加工出来的炮管会比钢锭本身轻很多,往往6到7吨的钢锭做出的炮坯只剩下3吨,成品炮管重量还要更轻。就算有了电渣炉,如果产出钢锭不能达到一定规格,就做不了炮钢

(参考资料:知乎-胶囊咖啡机-电渣重熔与身管自紧技术)

如此看来要供应坦克炮的生产,Р-901电渣炉生产的0.5吨钢锭还不太够。以105mm线膛坦克炮为例,英国的L7炮管部分(不含炮尾)重量760kg,法国的105mm坦克炮重量与其相仿。考虑到整个减材制造过程,至少需要2吨或者更重的钢锭。在电渣重熔技术成熟,能够生产大质量钢锭之前,西方一般通过真空浇注、真空电弧重熔等手段制造炮钢,著名的L7线膛炮正是这样生产出来的

1963年,法国克鲁梭-卢瓦尔工业公司下属的L'ondaine钢铁工厂花重金从苏联买进Р-951电渣炉的专利,第一台电渣炉在1965年调试成功投产使用,1968年又建立了第二台。Р-951电渣炉是苏联60年代早期技术水平,比早先的Р-901更大,可以生产最大1.5吨重的钢锭。而法国则对其进行了改进,1967年可生产最大2.5吨钢锭,1968年可生产最大6.5吨钢锭,基本满足了坦克炮生产的需求

1978年,国内技术人员赴西德和法国,考察大口径身管火炮生产线(详见张祖贤《德、法两国火炮身管毛坯的生产现况及其评价》一文),在法国看的就是L'ondaine工厂。这里生产90mm、105mm、120mm(滑膛)坦克炮管,也生产155mm加农炮和一些机关炮的炮管。

表中提到三种105炮管,实际上对应AMX10RC、AMX13、AMX30三个车型

根据考察情况来看,法国的105mm火炮毛坯生产主要有两种工艺方案:

一种用于自紧炮管毛坯,例如AMX 13坦克的105mm炮,就采用碱性电弧炉冶炼,炉外真空处理后浇注成钢锭;

另一种用于非自紧炮管毛坯,例如AMX 30坦克的105mm炮,则是先通过碱性电弧炉和炉外真空处理得到自耗电极,再进行电渣重熔。

两种工艺方案,主要区别就在于真空处理后的钢材是否进行电渣重熔。仅此一项步骤,就能降低钢材中的硫含量,得到一种性能更优秀的炮钢。对于一些要求更高的炮管,还会把电渣重熔和炮管自紧结合起来。

有的人把法国的电渣炉投产时间记错成了1956年,比苏联的电渣炉还早;也有人据此脑补出一大串幕后交易,认为法国是以一系列先进技术作为交易条件,如当时还不存在的热成像仪技术,甚至有认为法国拿核技术与苏联交换的。请问1968年才研制出氢弹的法国,70年代为了能源独立才大力发展民用核电站的法国,在1963年能拿出什么样的核技术呢?

乍看之下,AMX 30在1966年投产,像是等到1965年电渣炉到位以后才解决了炮钢问题,终于得以服役。但AMX 30从1961年的第一辆原型车开始就配备105mm坦克炮,该坦克炮研制阶段称为D1512,1962年定型为105 Mle 62,发射的也是1961年定型服役的G型破甲弹。实际上,法国在1950-1975年间均使用接近于30NCD12的材料制造炮钢,配方上没有什么不同,区别主要在于加工工艺:1965年以前制造的火炮,还没有机会用上电渣重熔工艺,性能确实差一档。但材料上的差距可以通过其他手段弥补:1965年以前,法国的105mm线膛坦克炮都采用自紧工艺保证强度。到了电渣重熔炮钢能够用于制造105mm线膛坦克炮时,就修改生产流程,不用自紧也能满足相同需求

是应该给那些盲目吹捧电渣重熔技术的人浇一头冷水了:国内技术人员1978年考察西德炮钢生产线时,发现西德Röchling-Burbach工厂生产豹1坦克的105mm线膛炮管、豹2坦克的120mm滑膛炮管、FH-70野战炮的155mm线膛炮管,用的并非电渣重熔法,仍是真空电弧重熔法

电渣重熔与真空电弧重熔的原理示意图

且该厂产出的真空电弧重熔炮管与电渣重熔炮管经过全面的宏观、微观测量对比,性能无显著差异。造成这样的现象,主要有两个原因:

1. 西方由于对电渣重熔技术的错误认识,将其视为一种技术上的倒退,60年代仍在大力发展真空电弧重熔技术。后来电渣重熔技术在西方开始推广时,真空自耗炉在冶金设备中占有很大一部分数量,相关冶炼方法在西方也占有很大优势。

2. 各厂会根据自身设备的实际情况来确立生产工艺。Röchling-Burbach工厂虽然既有真空自耗炉也有电渣炉,但电渣炉规格太大,产出的最小锭子直径也有1000mm,造成后续加工困难,实际上也造成了材料的浪费。


电渣重熔在技术上固然是先进的,但如果盲目认为电渣重熔产品都更优秀,其他的工艺都更落后,无视具体的产品需求、设备规格、生产工艺的差异,显然就犯了以偏概全的错误。至于法国是不是缺了苏联就造不出炮钢?我想答案已经很明显了。

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