太鋼找到圓珠筆尖制造“秘方” 靈感來自“和面”

測(cè)試顯示,太鋼的筆尖鋼在800米處的書寫效果跟剛開始的書寫效果是一致的,沒有由深到淺,說明它出水的均勻度、筆尖的耐磨性,基本上沒發(fā)生變化,“基本上跟國(guó)外的比較,應(yīng)該說是同等的”。

日前,山西衛(wèi)視報(bào)道了太鋼集團(tuán)研發(fā)、制造出了筆尖鋼的消息,該消息引起巨大轟動(dòng)。過去,中國(guó)的圓珠筆筆尖鋼一直依賴進(jìn)口,每年進(jìn)口筆尖鋼1000多噸,花費(fèi)外匯1500萬美元。太鋼集團(tuán)從2011年起便參與這一項(xiàng)目,2014年取得成功,經(jīng)過一系列測(cè)試后,現(xiàn)在,中國(guó)最大的制筆公司之一寧波貝發(fā)筆業(yè)已經(jīng)開始向太鋼批量購(gòu)買筆尖鋼產(chǎn)品,在未來兩年,將完全替代進(jìn)口。

中國(guó)每年進(jìn)口1000多噸筆尖鋼

中國(guó)是世界上最大的圓珠筆生產(chǎn)國(guó),每年生產(chǎn)380億支圓珠筆,不過,圓珠筆筆尖的筆尖鋼這一核心材料卻高度依賴進(jìn)口。據(jù)了解,中國(guó)每年需要用每噸12萬元的價(jià)格進(jìn)口1000多噸生產(chǎn)筆尖的鋼材。事實(shí)上不僅我們國(guó)家,其他國(guó)家的制筆不銹鋼材料也大多從日本、瑞士進(jìn)口。

筆頭分為筆尖上的球珠和球座體。目前,碳化鎢球珠我國(guó)不僅可以滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要,還大量出口;但直徑僅有2.3毫米的球座體,無論是生產(chǎn)設(shè)備還是原材料,長(zhǎng)期以來都掌握在瑞士、日本等國(guó)家手中。

小小的球座體需要的技術(shù)卻非常復(fù)雜。在來自瑞士公司的筆頭一體化生產(chǎn)設(shè)備上,生產(chǎn)一個(gè)小小的圓珠筆頭需要二十多道工序;筆頭里面有5條引導(dǎo)墨水的溝槽,加工精度需要達(dá)到千分之一毫米,也就是微米的數(shù)量級(jí)。

太鋼參與科技部制筆技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)項(xiàng)目

2011年,科技部啟動(dòng)“制筆行業(yè)關(guān)鍵材料及制備技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目,目標(biāo)是三年內(nèi)通過技術(shù)攻關(guān),給數(shù)百億支中國(guó)制筆安上“中國(guó)珠芯”。“兩會(huì)上政協(xié)的一個(gè)提案給我觸動(dòng)很大。我國(guó)每年生產(chǎn)380億支圓珠筆,但筆尖珠芯近90%來自進(jìn)口,墨水80%進(jìn)口或用進(jìn)口設(shè)備制造。常用的圓珠筆,美國(guó)賣1.99美元,我們制筆廠利潤(rùn)才1毛錢。”全國(guó)政協(xié)副主席、科技部部長(zhǎng)萬鋼表示。

據(jù)介紹,該項(xiàng)目分為三個(gè)子項(xiàng)目,分別是:圓珠筆墨水的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化;筆頭線材及其裝備技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化;筆頭與墨水匹配等瓶頸問題;由貝發(fā)集團(tuán)、晨光集團(tuán)、上海納諾微科技公司三家企業(yè)牽頭承擔(dān)各個(gè)子項(xiàng)目的科技攻關(guān)。項(xiàng)目將實(shí)施3年(2011年6月至2014年6月),國(guó)家撥經(jīng)費(fèi)6000萬元,企業(yè)再分別按照1:2的比例進(jìn)行資金配套,也就是每個(gè)子項(xiàng)目將投入1.8億元完成。

其中,太鋼集團(tuán)是與貝發(fā)集團(tuán)合作,參與筆頭線材及其裝備技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。太鋼集團(tuán)從2011年便已參與該項(xiàng)目。

突破的靈感來源于“和面”

2014年12月,第一批切削性好的筆尖鋼終于出爐了。這批直徑2.3毫米的不銹鋼鋼絲,驕傲地寫上了“中國(guó)制造”的標(biāo)志。

太鋼集團(tuán)技術(shù)中心高級(jí)工程師王輝綿表示,由于技術(shù)保密原因,“開發(fā)這個(gè)產(chǎn)品沒有可借鑒的資料,成分的配比從幾十公斤的開始練,各種成分加入多少,這個(gè)次數(shù)沒法統(tǒng)計(jì)了”。他們不斷地積累數(shù)據(jù),調(diào)整參數(shù),設(shè)計(jì)工藝方法,為的就是摸索出一套全新的煉鋼工藝。在這種新的工藝中,不僅需要添加各種微量元素,把鋼材調(diào)整到最適合筆尖鋼的性能,既要方便切割又要加工時(shí)不能開裂;同時(shí),還需要將鋼材中的微量元素調(diào)配均勻,由于鋼材的硬度,加入其中的微量元素不能很好地融入,只是聚集成堆。

王輝綿表示,突破的靈感來自家常的“和面”,面要想和得軟硬適中,就要加入新“料”。相對(duì)應(yīng)的,鋼水里就要加入工業(yè)“添加劑”,普通的添加劑都是塊狀,如果能把塊狀變細(xì)、變薄,鋼水和添加劑就會(huì)融合得更加均勻,這樣就可以增強(qiáng)切削性。“我們也借鑒了一些煉其它鋼的經(jīng)驗(yàn),把塊狀的加入,改成‘喂線’加入”。資料顯示,喂線法是指將密度較小,容易氧化的精煉添加劑做成線材,用喂線機(jī)將其投入鋼水深處,對(duì)鋼水進(jìn)行爐外精煉的一種方法。與塊狀物料投入法相比,它具有收得率高,精煉命中率高,適用于鋼中合金元素的微量調(diào)節(jié)等特點(diǎn);與噴粉法相比,它具有鋼水溫度降低少,鋼中氣體含量低且設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、投資少等特點(diǎn)。

太鋼的筆尖鋼與進(jìn)口產(chǎn)品是同等的

此后,太鋼不斷優(yōu)化筆尖鋼,合作的企業(yè)貝發(fā)筆業(yè)也在對(duì)太鋼生產(chǎn)的筆尖鋼進(jìn)行測(cè)試,目前已經(jīng)測(cè)試上千次。在測(cè)試機(jī)器上,隨機(jī)選出的筆尖要在不同的角度下連續(xù)不斷地書寫800米。

寧波貝發(fā)集團(tuán)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室主任胡省洋表示,在800米處的書寫效果跟剛開始的書寫效果是一致的,沒有由深到淺,說明它出水的均勻度、筆尖的耐磨性,基本上沒發(fā)生變化,“所以我們現(xiàn)在用太鋼的東西,基本上跟國(guó)外的比較,應(yīng)該說是同等的”。

去年,太鋼生產(chǎn)的筆尖鋼終于開始大生產(chǎn)轉(zhuǎn)化階段,如今經(jīng)過兩年的試生產(chǎn),筆尖鋼研制成功,國(guó)標(biāo)出爐。據(jù)報(bào)道,目前貝發(fā)筆業(yè)已經(jīng)開始向太鋼批量購(gòu)買筆尖鋼產(chǎn)品,在未來兩年,將完全替代進(jìn)口。此外,由太鋼負(fù)責(zé)起草的《筆頭用易切削不銹鋼絲行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)通過了全國(guó)鋼標(biāo)委審核認(rèn)定。

文/本報(bào)記者 溫婧 供圖/視覺中國(guó)