太鋼找到圓珠筆尖制造“秘方” 靈感來自“和面”

測試顯示,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,“基本上跟國外的比較,應(yīng)該說是同等的”。

日前,山西衛(wèi)視報道了太鋼集團(tuán)研發(fā)、制造出了筆尖鋼的消息,該消息引起巨大轟動。過去,中國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年起便參與這一項目,2014年取得成功,經(jīng)過一系列測試后,現(xiàn)在,中國最大的制筆公司之一寧波貝發(fā)筆業(yè)已經(jīng)開始向太鋼批量購買筆尖鋼產(chǎn)品,在未來兩年,將完全替代進(jìn)口。

中國每年進(jìn)口1000多噸筆尖鋼

中國是世界上最大的圓珠筆生產(chǎn)國,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,中國每年需要用每噸12萬元的價格進(jìn)口1000多噸生產(chǎn)筆尖的鋼材。事實上不僅我們國家,其他國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,碳化鎢球珠我國不僅可以滿足國內(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,長期以來都掌握在瑞士、日本等國家手中。

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。

太鋼參與科技部制筆技術(shù)研發(fā)重點項目

2011年,科技部啟動“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”國家科技支撐計劃重點項目,目標(biāo)是三年內(nèi)通過技術(shù)攻關(guān),給數(shù)百億支中國制筆安上“中國珠芯”?！皟蓵险f(xié)的一個提案給我觸動很大。我國每年生產(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,美國賣1.99美元,我們制筆廠利潤才1毛錢?！比珖f(xié)副主席、科技部部長萬鋼表示。

據(jù)介紹,該項目分為三個子項目,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)各個子項目的科技攻關(guān)。項目將實施3年(2011年6月至2014年6月),國家撥經(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,也就是每個子項目將投入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“中國制造”的標(biāo)志。

太鋼集團(tuán)技術(shù)中心高級工程師王輝綿表示,由于技術(shù)保密原因,“開發(fā)這個產(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,這個次數(shù)沒法統(tǒng)計了”。他們不斷地積累數(shù)據(jù),調(diào)整參數(shù),設(shè)計工藝方法,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不能開裂;同時,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,鋼水和添加劑就會融合得更加均勻,這樣就可以增強(qiáng)切削性?！拔覀円步梃b了一些煉其它鋼的經(jīng)驗,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;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)備簡單、操作容易、投資少等特點。

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)也在對太鋼生產(chǎn)的筆尖鋼進(jìn)行測試,目前已經(jīng)測試上千次。在測試機(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)測試實驗室主任胡省洋表示,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,國標(biāo)出爐。據(jù)報道,目前貝發(fā)筆業(yè)已經(jīng)開始向太鋼批量購買筆尖鋼產(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)通過了全國鋼標(biāo)委審核認(rèn)定。

文/本報記者 溫婧 供圖/視覺中國