□王芳 胡麗娜 黃傳寶

數(shù)百億支圓珠筆將安上“中國筆頭”

□王芳 胡麗娜 黃傳寶

很多人不知道，我們?nèi)粘Ｓ玫膱A珠筆筆尖，竟然不是國貨。2016年1月，李克強(qiáng)總理在太原主持召開鋼鐵煤炭行業(yè)化解過剩產(chǎn)能座談會(huì)上，透露了這樣一個(gè)信息：“中國在鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的情況下，仍然進(jìn)口了一些特殊品類的高質(zhì)量鋼材，包括圓珠筆頭上的筆尖鋼（圓珠筆尖球座）……”

3000多家制筆企業(yè)、20余萬從業(yè)人口……我國是當(dāng)之無愧的制筆大國，但卻面臨著核心技術(shù)關(guān)難以攻克、原材料高度依賴進(jìn)口的尷尬局面。多年來，小小的筆尖鋼始終是中國制造業(yè)的心結(jié)之一。

2017年1月9日，太原鋼鐵集團(tuán)有限公司正式向社會(huì)公布，太鋼終于生產(chǎn)出高性能、易切削、不開裂的筆尖專用鋼材。這意味著，太鋼啃下了自主生產(chǎn)筆尖鋼這塊硬骨頭，將為數(shù)百億支圓珠筆安上“中國筆頭”！

靈感來自于“和面”

2017年1月9日上午，在太鋼國家級實(shí)驗(yàn)中心物理力學(xué)組實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，實(shí)驗(yàn)員穆鑫將一根約2毫米粗、20厘米長的鋼材固定在拉伸儀器上。桌前的標(biāo)簽上寫著“筆尖用鋼”幾個(gè)字，格外醒目。

經(jīng)過前期反復(fù)實(shí)驗(yàn)和加工制作，一批筆尖用鋼成品進(jìn)入了最后的質(zhì)檢程序，穆鑫正在操作的物理力學(xué)檢測正是其中的一項(xiàng)。在通過物理形態(tài)、化學(xué)成分等一系列檢測后，符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的樣品才能被允許進(jìn)入量產(chǎn)階段?！傲W(xué)檢測主要測定產(chǎn)品的延伸率、抗拉強(qiáng)度以及硬度等物理性能……”穆鑫介紹，在筆頭最頂端的地方，厚度僅有0.3毫米～0.4毫米，極高的加工精度對不銹鋼原材料提出了極高的性能要求，既要容易切削，加工時(shí)還不能開裂。抗拉性能檢測就是原材料均勻延展性能的終極關(guān)卡，只有通過這項(xiàng)檢測的產(chǎn)品，才能滿足筆尖生產(chǎn)的需求。

同樣，在實(shí)驗(yàn)中心的化學(xué)組實(shí)驗(yàn)室，張瑞霖正坐在等離子體原子發(fā)射光譜儀前，對這批鋼材的化學(xué)成分進(jìn)行測定，他要從中獲取這批鋼材中鉛和碲兩種元素的含量。鋼材要制造成筆頭，必須加入很多特殊的微量元素，才能把鋼材調(diào)整到最佳性能，任何的微量元素配比細(xì)微變化都影響著鋼材質(zhì)量。鉛和碲這兩種元素正是產(chǎn)品易切削性的保證?！耙?yàn)殚_發(fā)筆尖用鋼沒有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，一切都只能從零開始。從一個(gè)成分的配比、幾十公斤的試煉，到各種成分加入的多少，試驗(yàn)過太多太多次……”太鋼集團(tuán)技術(shù)中心高級工程師王輝綿說道。筆頭產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝是國外企業(yè)的核心機(jī)密，太鋼要想制造，必須自主開發(fā)一套前所未有的煉鋼工藝。沒有任何參考，只能不斷地積累數(shù)據(jù)、調(diào)整參數(shù)和設(shè)計(jì)工藝方法。

王輝綿透露，此次研發(fā)突破的靈感來自山西人家里常見的“和面”。面要想“和”得軟硬適中，就要加入新“料”，相對應(yīng)的生產(chǎn)筆尖鋼鋼水里也需要加入工業(yè)“添加劑”普通的添加劑都是塊狀的，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。

經(jīng)過五年的嘗試，太鋼集團(tuán)終于“和”出了“添加劑”分布均勻的筆尖鋼。2016年9月，實(shí)驗(yàn)取得初步成功，后經(jīng)過10多次大規(guī)模煉鋼，目前第一批切削性好的鋼材終于出爐了這批直徑2.3毫米的不銹鋼鋼絲，可以驕傲地寫上“中國制造”四個(gè)字。

加工精度達(dá)到千分之一毫米數(shù)量級

筆頭用鋼分為筆尖球珠和球座體兩個(gè)部分。其中，直徑0.5毫米～1.0毫米的碳化鎢球珠不僅可以滿足國內(nèi)的生產(chǎn)需要，還可供大量出口但直徑2.3毫米的球座體的技術(shù)，長期以來都掌握在外國人手中。一組數(shù)據(jù)顯示，按照中國每年生產(chǎn)380億支筆計(jì)算，需要以12萬元/噸的價(jià)格進(jìn)口1000多噸生產(chǎn)筆尖的鋼材。

作為世界制造業(yè)大國，我國為何無法實(shí)現(xiàn)筆尖鋼完全自主研發(fā)和生產(chǎn)？王輝綿介紹，生產(chǎn)一個(gè)小小的圓珠筆頭，其實(shí)需要20多道工序。筆頭里面有不同高度的臺(tái)階和多條引導(dǎo)墨水的溝槽，加工精度要達(dá)到千分之一毫米的數(shù)量級。筆頭的關(guān)鍵部位，比如碗口，其尺寸精度都在兩個(gè)微米，它的表面粗糙度要求在0.4微米，加工時(shí)既要容易切削，還不能開裂，這對原材料鋼材性能提出極為苛刻的要求。

為了給數(shù)百億支圓珠筆安上中國筆頭，國家早在2011年就開啟了這一重點(diǎn)項(xiàng)目的攻關(guān)，太鋼是參與企業(yè)之一。王輝綿說：“我們對各個(gè)行業(yè)的新材料、新產(chǎn)品都有一種敏感性，就是能發(fā)現(xiàn)一些行業(yè)對新材料的需求，引領(lǐng)這個(gè)行業(yè)的新材料的應(yīng)用?！比欢M管從業(yè)已達(dá)26年，王輝綿卻坦言：“筆尖鋼的研發(fā)一直是個(gè)難題！”“特別是李克強(qiáng)總理提出之后，我們借鑒了一些煉其他鋼的經(jīng)驗(yàn)，再通過技術(shù)改良，把塊狀加入改成‘喂線’加入，以此來保證鋼材特性的均勻?！弊罱K，在電子顯微鏡下，王輝綿和攻關(guān)小組成員終于看到了“添加劑”分布均勻的筆尖鋼。

中國最大的制筆公司之一——寧波貝發(fā)集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，他們對太鋼生產(chǎn)的不銹鋼線材做的筆尖做了一些應(yīng)用性的測試。經(jīng)過測試，應(yīng)用太鋼筆尖鋼的產(chǎn)品出水均勻度、筆尖耐磨性基本上跟國外進(jìn)口的一致。

對此，太鋼相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前，國內(nèi)一些筆頭企業(yè)已經(jīng)陸續(xù)開始向太鋼批量購買筆尖鋼產(chǎn)品，未來兩年，太鋼生產(chǎn)的筆尖鋼有望完全替代同類進(jìn)口產(chǎn)品。

工作人員正對筆尖鋼產(chǎn)品進(jìn)行檢測

太鋼行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)獲認(rèn)可

好消息接踵而至，2017年1月9日，記者在太鋼獲悉，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)正式通過全國鋼標(biāo)委審核認(rèn)定。該標(biāo)準(zhǔn)的制定，填補(bǔ)了我國該類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的空白，對于提高我國相關(guān)筆頭用鋼的生產(chǎn)和實(shí)物質(zhì)量水平，打破國外壟斷、有效替代進(jìn)口具有重要意義，必將有力促進(jìn)我國鋼鐵行業(yè)的提質(zhì)增效和品種優(yōu)化升級。

2016年年初，李克強(qiáng)總理發(fā)出“圓珠筆頭之問”，引起業(yè)內(nèi)強(qiáng)烈反響。作為不銹鋼行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，太鋼迅速響應(yīng)，立即組織精兵強(qiáng)將，圍繞球座體材料國產(chǎn)化開展了一系列工藝技術(shù)研究攻關(guān)。在5輪近百次的試驗(yàn)中，太鋼先后在材料的易切削性、性能穩(wěn)定性、耐銹蝕性等7大類難題上取得突破，掌握了貴重金屬合金均勻化、夾雜物無害化處理等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化奠定了重要基礎(chǔ)。

切削不銹鋼絲的技術(shù)要求不但高而且指標(biāo)參數(shù)繁多。面對國內(nèi)外尚無專用的易切削不銹鋼筆頭線材標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的通用標(biāo)準(zhǔn)也不適用的情況，太鋼在前期大量的試驗(yàn)和實(shí)踐基礎(chǔ)上，著手組織起草《筆頭用易切削不銹鋼絲》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在分類及牌號、力學(xué)性能、表面質(zhì)量等方面進(jìn)行規(guī)范，完成了該標(biāo)準(zhǔn)的起草，經(jīng)過全國鋼標(biāo)委專家完善，最終成功制定出我國第一部《筆頭用易切削不銹鋼絲》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

起草和制定國家（行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)企業(yè)技術(shù)、裝備、工藝、產(chǎn)品等方面綜合實(shí)力的體現(xiàn)。評審會(huì)上，與會(huì)委員和專家對該標(biāo)準(zhǔn)給予高度評價(jià)，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)理論研究扎實(shí)，工藝技術(shù)完備，達(dá)到國際先進(jìn)水平，一致同意該標(biāo)準(zhǔn)通過審定，上報(bào)國家主管部門審批。