老树新芽:来自圆珠笔尖的启示

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原标题:老树新芽:来自圆珠笔尖的启示——太钢成功研发圆珠笔尖钢记事

从一个装润喉糖的小盒里,工程师赵文龙倒出几个圆珠笔尖。他用钳子拔下科技日报记者的圆珠笔头,换上新笔头,画出流畅的线条。“你先一步用上了中国自己造的圆珠笔尖。”赵文龙告诉记者。

百米外,太原钢铁集团的轧钢车间里,红热的不锈钢柱被挤压成纤细的钢条;之后钢铁被拉伸成钢丝;再切削出媒体瞩目的国产圆珠笔头。

2月7日,记者走访太钢发现,圆珠笔尖钢是一个钢铁老厂专精一业,厚积薄发的自然结果。太钢工程师听取用户反馈,不厌其烦地改进,让不锈钢这棵老树上绽发新芽。

尽管中国年产圆珠笔380亿支,但圆珠笔的钢材和加工机器都是进口的,大部分利润都被外国人赚走。这一状况在全国两会上被反复提及,最终被看作中国制造业大而不强的一个缩影。“这个事情为什么容易在中国公众和媒体中引起共鸣呢?”科技部原部长徐冠华曾在2010年一次专题座谈会上说,“上至国家领导人,下至刚入学的小学生,大家都要用笔。所以谈产业空心化,圆珠笔这个案例是非常合适的。”

为此,科技部资助国家科技支撑计划重点项目“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”,核心目标就是圆珠笔头国产化。“2011年我们接到了科技部的项目。”参与研发的工程师王辉绵说,“由制笔企业牵头,太钢和中科院参与。在这个项目支持下,我们2014年基本搞清了笔尖钢的秘密。2015年到现在,我们一直在试图让笔尖钢走上生产线,保证它的品质和稳定性。”

太钢工程师接到任务后,首先从研究机理着手。

用不锈钢做圆珠笔尖,可以追溯到50年前的日本。一家日本小企业研发的SF20T不锈钢,是唯一合适的笔尖钢材料,该企业长期垄断供应。

用一般的不锈钢加工不了圆珠笔头:笔尖里的孔是钻出来的,钻普通钢材,褪下的螺旋状钢屑会堵住孔径无法继续。笔尖钢没那么韧,不会掉落螺旋钢屑。但另一方面,笔头顶端厚度不到0.4毫米,要切削出有台阶有沟槽的微观结构,达到微米级精度,压力巨大,笔尖钢如果太脆就会在刀下开裂。

王辉绵说,研发笔尖钢的难度在于,它不能不强韧也不能太强韧,性能区间很窄。

能化验得到日本钢材的大致元素配比,不等于明白该如何炼钢。一般来说,不锈钢用的最多的添加剂是碳、硅、锰、磷、硫、铬,笔尖钢则用到十几种元素。如何添加这些元素是行业秘密,添加方法不对,元素不能均匀分布于整炉钢水,钢材就不合格。

“一切资料都没有,”王辉绵说,“我们用几十公斤的炼炉开始实验,成千次地摸索,失败次数已记不清了。”

要做到均匀不容易,钢水不像一锅菜汤好搅匀,加入的元素往往聚集不散。每次冶炼之后,要测试上千个数据,然后分析和调整。工程师们可以试着将块状的料磨成粉吹进去,也可以做成条和丝喂进去,凭借的是多年炼钢经验。

当初步试验成功,工程师就使用一二百公斤的炼炉继续实验。然后是1吨规模的炉子;最终目标是45吨和90吨的大熔炉。从小试到中试,再到试生产,每一个环节都要靠耐心。目标就是看到电子显微镜下分布均匀的晶体,以及合格的延伸率、抗拉强度和硬度。

炼特种钢是个精细活儿。从原料到笔尖钢丝,需要50多道工序。赵文龙告诉记者,每一道工序都需要质量控制。如果炼钢有微小的气泡,钢丝就有可能在机器上穿孔;盘条轧制时也可能会表面开裂。为了钢丝外表不受一点刮蹭,他们在吊运钢丝卷的时候,不能用钢叉,而是用皮带;之后还要用木箱包装。

“用户告诉我们,他们不需要100分的材料,而是需要表现稳定的80分的材料。“赵文龙说,为了这一目标,太钢还在改进质量的控制。

现在太钢已经开始向贝发等制笔企业供货。太钢送抵用户的钢材量从几吨提升到十吨以上,未来预计能够实现进口替代。进口笔尖钢材的价格最近已经跌了四分之一。

1月份国产圆珠笔尖钢研制成功的消息火速传遍全国,甚至连日推涨太钢不锈的股票,这让从管理层到基层的太钢人大为惊喜。

太钢是中国钢铁业的优等生,也是世界最大的不锈钢生产商。它的生产规模排在全国20名左右,利润率却排在第5名、第6名。建厂以来,它一直凭借特色求发展,如今也坚持“转型不转行”,注重在不锈钢上做强内功。太钢工程师们自豪地说,从家里刷锅的不锈钢球,到火箭、核电和高铁用的不锈钢,都是太钢的强项。太钢人很乐意提到:去年港珠澳大桥建成,一个关键就是使用了太钢生产的不锈钢外皮螺纹钢。在此背景下,“圆珠笔尖钢”被他们看作一个小case。

“或许在大家看来,笔尖钢这件事很小,但有了笔尖钢精神,中国制造就能做强。”太钢一位管理人员告诉记者。

对此,徐冠华评论说,一些老产业被说成夕阳产业,实际上充满了机会和利润增长点,前提是企业以创新为目标和利润来源;具备创新能力的传统产业并不老,仍然是强国制造业的基础。

太钢研发能力之所以强,一个原因在于它的工程师勤跑用户。太钢有一种双经理制,研发团队里有销售经理和生产经理,生产经理要倾听用户的反馈,指导用户正确使用材料。目前,太钢有20多个双经理的材料研发小组,笔尖钢是其中之一。

“为笔尖钢的项目,太钢的工程师跑遍了全国的制笔企业,听他们的看法。”赵文龙说,“我们辛苦做出的材料常被客户否定。听了虽然不舒服,但这是必要的,检验我们工作的标准就是客户需求的满足度。”

“我一年中大部分时间在外面跑,听客户的反馈。”王辉绵说,“有时候,测试出的材料性能数据过关,但在客户那里未必好用。因为你的实验设备的测试手段,和客户实际加工不是一回事。”

笔尖钢在制笔企业初步使用成功后,太钢的工程师仍做了近百项试验,调整钢材去适应客户要求。

“国内市场是我们的宝贵资源,”徐冠华认为,企业应当首先关注市场,发掘市场新的需求并提出合理方案,借由政府主导的科技项目不能解决长远问题,最终还是要靠满足市场需求来实现长期的科技投入。

太钢职工还告诉记者,为了鼓励静心研发,太钢实行管理和研发双渠道晋升体制,保证研发人员的收入只高不低。他们每年为进口替代研发项目的技术人才颁发了几千万元的奖金。

在太钢车间里,记者体验了“不同角度连续不断书写800米”的新制笔头,也看到一批安上国产笔头的国产品牌圆珠笔。这些笔将被太钢董事长带到今年的全国两会上。

(科技日报太原2月13日电)

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责任编辑: 闫玥

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