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,基本上沒發生變化,“基本上跟國外的比較,應該說是同等的”。

日前,山西衛視報道了太鋼集團研發、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口,每年進口筆尖鋼1000多噸,花費外匯1500萬美元。太鋼集團從2011年起便參與這一項目,2014年取得成功,經過一系列測試后,現在,中國最大的制筆公司之一寧波貝發筆業已經開始向太鋼批量購買筆尖鋼產品,在未來兩年,將完全替代進口。

中國每年進口1000多噸筆尖鋼

中國是世界上最大的圓珠筆生產國,每年生產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口。據了解,中國每年需要用每噸12萬元的價格進口1000多噸生產筆尖的鋼材。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生產需要,還大量出口;但直徑僅有2.3毫米的球座體,無論是生產設備還是原材料,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卻非常復雜。在來自瑞士公司的筆頭一體化生產設備上,生產一個小小的圓珠筆頭需要二十多道工序;筆頭里面有5條引導墨水的溝槽,加工精度需要達到千分之一毫米,也就是微米的數量級。

太鋼參與科技部制筆技術研發重點項目

2011年,科技部啟動“制筆行業關鍵材料及制備技術研發與產業化”國家科技支撐計劃重點項目,目標是三年內通過技術攻關,給數百億支中國制筆安上“中國珠芯”。“兩會上政協的一個提案給我觸動很大。我國每年生產380億支圓珠筆,但筆尖珠芯近90%來自進口,墨水80%進口或用進口設備制造。常用的圓珠筆,美國賣1.99美元,我們制筆廠利潤才1毛錢。”全國政協副主席、科技部部長萬鋼表示。

據介紹,該項目分為三個子項目,分別是:圓珠筆墨水的研發與產業化;筆頭線材及其裝備技術的研發與產業化;筆頭與墨水匹配等瓶頸問題;由貝發集團、晨光集團、上海納諾微科技公司三家企業牽頭承擔各個子項目的科技攻關。項目將實施3年(2011年6月至2014年6月),國家撥經費6000萬元,企業再分別按照1:2的比例進行資金配套,也就是每個子項目將投入1.8億元完成。

其中,太鋼集團是與貝發集團合作,參與筆頭線材及其裝備技術的研發與產業化。太鋼集團從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”的標志。

太鋼集團技術中心高級工程師王輝綿表示,由于技術保密原因,“開發這個產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,這個次數沒法統計了”。他們不斷地積累數據,調整參數,設計工藝方法,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”。相對應的,鋼水里就要加入工業“添加劑”,普通的添加劑都是塊狀,如果能把塊狀變細、變薄,鋼水和添加劑就會融合得更加均勻,這樣就可以增強切削性。“我們也借鑒了一些煉其它鋼的經驗,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,用喂線機將其投入鋼水深處,對鋼水進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節等特點;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備簡單、操作容易、投資少等特點。

太鋼的筆尖鋼與進口產品是同等的

此后,太鋼不斷優化筆尖鋼,合作的企業貝發筆業也在對太鋼生產的筆尖鋼進行測試,目前已經測試上千次。在測試機器上,隨機選出的筆尖要在不同的角度下連續不斷地書寫800米。

寧波貝發集團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,基本上沒發生變化,“所以我們現在用太鋼的東西,基本上跟國外的比較,應該說是同等的”。

去年,太鋼生產的筆尖鋼終于開始大生產轉化階段,如今經過兩年的試生產,筆尖鋼研制成功,國標出爐。據報道,目前貝發筆業已經開始向太鋼批量購買筆尖鋼產品,在未來兩年,將完全替代進口。此外,由太鋼負責起草的《筆頭用易切削不銹鋼絲行業標準》已經通過了全國鋼標委審核認定。

文/本報記者 溫婧 供圖/視覺中國