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太钢啃下硬骨头 百亿支圆珠笔安上了“中国笔头”
编辑:裴芬芬    2017-01-10 07:49:15    来源:山西晚报

未来两年,太钢生产的笔尖钢有望完全替代同类进口产品

很多人可能不知道,我们日常用的圆珠笔笔尖,竟然不是国货。去年1月,李克强总理在太原主持召开钢铁煤炭行业化解过剩产能座谈会上,透露了这样一个信息:“中国在钢铁产能严重过剩的情况下,仍然进口了一些特殊品类的高质量钢材,包括圆珠笔头上的笔尖钢(圆珠笔尖球座)……”

3000多家制笔企业、20余万从业人口……我国是当之无愧的制笔大国,但却面临着核心技术难以攻关、原材料高度依赖进口的尴尬局面。多年来,小小的笔尖钢始终是中国制造业的心结之一。

9日,太原钢铁集团有限公司正式向社会公布,太钢终于生产出高性能、易切削、不开裂的笔尖专用钢材。这意味着,太钢啃下了自主生产笔尖钢这块硬骨头,为数百亿支圆珠笔安上了“中国笔头”!

灵感来自于“和面”

1月9日上午,在太钢国家级实验中心物理力学组实验室内,实验员穆鑫将一根约2毫米粗、20厘米长的钢材固定在拉伸仪器上。桌前的标签上写着“笔尖用钢”几个字,格外醒目。

经过前期反复实验、加工制作,一批笔尖用钢成品进入了最后的质检程序,穆鑫正在操作的物理力学检测正是其中的一项。在通过物理形态、化学成分等一系列检测后,符合国家相关标准的样品才能被允许进入量产阶段。“力学检测主要测定产品的延伸率、抗拉强度以及硬度等物理性能……”穆鑫介绍,在笔头最顶端的地方,厚度仅有0.3-0.4毫米,极高的加工精度对不锈钢原材料提出了极高的性能要求,既要容易切削,加工时还不能开裂。抗拉性能检测就是原材料均匀延展性能的终极关卡,只有通过这项检测的产品,才能满足笔尖生产的需求。

同样,在实验中心的化学组实验室,张瑞霖正坐在等离子体原子发射光谱仪前,对这批钢材的化学成分进行测定,他要从中获取这批钢材中铅和碲两种元素的含量。钢材要制造成笔头,必须用很多特殊的微量元素,把钢材调整到最佳性能,微量元素配比的细微变化都影响着钢材质量。铅和碲这两种元素正是产品易切削性的保证。“因为开发笔尖用钢没有可借鉴的经验,一切都只能从零开始。从一个成分的配比、几十公斤的试炼,到各种成分加入的多少,试验过太多太多次……”太钢集团技术中心高级工程师王辉绵说道,笔头产品的生产工艺是国外企业的核心机密,他们要想制造,必须自主开发一套前所未有的炼钢工艺。没有任何参考,只能不断地积累数据、调整参数和设计工艺方法。

王辉绵透露,此次研发突破的灵感来自山西人家里常见的“和面”。面要想和得软硬适中,就要加入新“料”,相对应的钢水里要加入工业“添加剂”。普通的添加剂都是块状,如果能把块状变细变薄,钢水和添加剂就会融合得更加均匀,这样就可以增强切削性。

经过五年的尝试,太钢集团终于“和”出了“添加剂”分布均匀的笔尖钢。2016年9月实验取得初步成功,后经过10多次大规模炼钢,目前第一批切削性好的钢材终于出炉了。这批直径2.3毫米的不锈钢钢丝,可以骄傲地写上“中国制造”的标志。

加工精度达到千分之一毫米数量级

笔头用钢分为笔尖球珠和球座体两个部分。其中,直径0.5-1.0毫米的碳化钨球珠我国不仅可以满足国内生产需要,还可供大量出口,但直径2.3毫米球座体的技术,长期以来都掌握在外国人手中。一组数据显示,按照中国每年生产380亿支笔计算,需要以一吨12万元的价格进口1000多吨生产笔尖的钢材。

作为世界制造业大国,我国为何无法实现笔尖钢完全自主研发和生产?王辉绵介绍,生产一个小小的圆珠笔头,其实需要二十多道工序。笔头里面有不同高度的台阶和多条引导墨水的沟槽,加工精度要达到千分之一毫米的数量级。笔头的关键部位,比如碗口,其尺寸精度都是在两个微米,它的表面粗糙度要求在0.4微米,加工时既要容易切削,还不能开裂,这对原材料钢材性能提出极为苛刻的要求。

为了给数百亿支圆珠笔安上中国笔头,国家早在2011年就开启了这一重点项目的攻关,太钢是参与企业之一。王辉绵说:“我们对各个行业新材料新产品,有一种敏感性,就是能发现一些行业对新材料的需求,引领这个行业的新材料的应用。”然而,尽管从业已达26年,王辉绵却坦言:“笔尖钢的研发一直是个难题!”“特别是李克强总理提出之后,我们借鉴了一些炼其它钢的经验,再通过技术改良,把块状加入改成‘喂线’加入,以此来保证钢材特性的均匀。”最终,在电子显微镜下,王辉绵和攻关小组成员终于看到了“添加剂”分布均匀的笔尖钢。

中国最大的制笔公司之一——宁波贝发集团相关负责人表示,他们对太钢生产的不锈钢线材做的笔尖做了一些应用性的测试。经过测试,应用太钢笔尖钢的产品出水均匀度、笔尖耐磨性基本上跟国外进口的一致。

对此,太钢相关负责人表示,目前,国内一些笔头企业已经陆续开始向太钢批量购买笔尖钢产品,未来两年,太钢生产的笔尖钢有望完全替代同类进口产品。

太钢行业标准获认可

好消息接踵而至,1月9日,山西晚报记者在太钢获悉,由太钢负责起草的《笔头用易切削不锈钢丝》行业标准正式通过全国钢标委审核认定。该标准的制定,填补了我国该类产品标准的空白,对于提高我国相关笔头用钢的生产和实物质量水平,打破国外垄断、有效替代进口具有重要意义,必将有力促进我国钢铁行业的提质增效和品种优化升级。

2016年年初,李克强总理发出“圆珠笔头之问”,引起业内强烈反响。作为不锈钢行业的领军企业,太钢迅速响应,立即组织精兵强将,围绕球座体材料国产化开展了一系列工艺技术研究攻关。在5轮近百次的试验中,太钢先后在材料的易切削性、性能稳定性、耐锈蚀性等7大类难题上取得突破,掌握了贵重金属合金均匀化、夹杂物无害化处理等多项关键技术,为关键材料的国产化奠定了重要基础。

切削不锈钢丝的技术要求不但高而且指标参数繁多。面对国内外尚无专用的易切削不锈钢笔头线材标准,现有的通用标准也不适用的情况,太钢在前期大量的试验和实践基础上,着手组织起草《笔头用易切削不锈钢丝》行业标准,在分类及牌号、力学性能、表面质量等方面进行规范,完成了该标准的起草,经过全国钢标委专家完善,最终成功制定出我国第一部《笔头用易切削不锈钢丝》行业标准。

起草和制定国家(行业)标准,是一个企业技术、装备、工艺、产品等方面综合实力的体现。评审会上,与会委员和专家对该标准给予高度评价,认为该标准理论研究扎实,工艺技术完备,达到国际先进水平,一致同意该标准通过审定,上报国家主管部门审批。


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