• 圆珠笔头摘掉“洋帽子” 太钢书写笔尖上的中国
• 日期：2017-01-31   点击：次   字体：[ 大 中 小 ]

    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。