太鋼工作人員正在對筆尖鋼產品樣品進行化學成分檢測(左圖)和物理力學檢測

很多人可能不知道，我們日常用的圓珠筆筆尖，竟然不是國貨。去年1月，李克強總理在太原主持召開鋼鐵煤炭行業(yè)化解過剩產能座談會上，透露了這樣一個信息：“中國在鋼鐵產能嚴重過剩的情況下，仍然進口了一些特殊品類的高質量鋼材，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……我國是當之無愧的制筆大國，但卻面臨著核心技術難以攻關、原材料高度依賴進口的尷尬局面。多年來，小小的筆尖鋼始終是中國制造業(yè)的心結之一。

9日，太原鋼鐵集團有限公司正式向社會公布，太鋼終于生產出高性能、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筆尖鋼這塊硬骨頭，為數(shù)百億支圓珠筆安上了“中國筆頭”!

靈感來自于“和面”

1月9日上午，在太鋼國家級實驗中心物理力學組實驗室內，實驗員穆鑫將一根約2毫米粗、20厘米長的鋼材固定在拉伸儀器上。桌前的標簽上寫著“筆尖用鋼”幾個字，格外醒目。

經(jīng)過前期反復實驗、加工制作，一批筆尖用鋼成品進入了最后的質檢程序，穆鑫正在操作的物理力學檢測正是其中的一項。在通過物理形態(tài)、化學成分等一系列檢測后，符合國家相關標準的樣品才能被允許進入量產階段。“力學檢測主要測定產品的延伸率、抗拉強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0.3-0.4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，加工時還不能開裂?？估阅軝z測就是原材料均勻延展性能的終極關卡，只有通過這項檢測的產品，才能滿足筆尖生產的需求。

同樣，在實驗中心的化學組實驗室，張瑞霖正坐在等離子體原子發(fā)射光譜儀前，對這批鋼材的化學成分進行測定，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，必須用很多特殊的微量元素，把鋼材調整到最佳性能，微量元素配比的細微變化都影響著鋼材質量。鉛和碲這兩種元素正是產品易切削性的保證。“因為開發(fā)筆尖用鋼沒有可借鑒的經(jīng)驗，一切都只能從零開始。從一個成分的配比、幾十公斤的試煉，到各種成分加入的多少，試驗過太多太多次……”太鋼集團技術中心高級工程師王輝綿說道，筆頭產品的生產工藝是國外企業(yè)的核心機密，他們要想制造，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)、調整參數(shù)和設計工藝方法。

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”，相對應的鋼水里要加入工業(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。

經(jīng)過五年的嘗試，太鋼集團終于“和”出了“添加劑”分布均勻的筆尖鋼。2016年9月實驗取得初步成功，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”的標志。

加工精度達到千分之一毫米數(shù)量級

筆頭用鋼分為筆尖球珠和球座體兩個部分。其中，直徑0.5-1.0毫米的碳化鎢球珠我國不僅可以滿足國內生產需要，還可供大量出口，但直徑2.3毫米球座體的技術，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380億支筆計算，需要以一噸12萬元的價格進口1000多噸生產筆尖的鋼材。

作為世界制造業(yè)大國，我國為何無法實現(xiàn)筆尖鋼完全自主研發(fā)和生產?王輝綿介紹，生產一個小小的圓珠筆頭，其實需要二十多道工序。筆頭里面有不同高度的臺階和多條引導墨水的溝槽，加工精度要達到千分之一毫米的數(shù)量級。筆頭的關鍵部位，比如碗口，其尺寸精度都是在兩個微米，它的表面粗糙度要求在0.4微米，加工時既要容易切削，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項目的攻關，太鋼是參與企業(yè)之一。王輝綿說：“我們對各個行業(yè)新材料新產品，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，引領這個行業(yè)的新材料的應用。”然而，盡管從業(yè)已達26年，王輝綿卻坦言：“筆尖鋼的研發(fā)一直是個難題!”“特別是李克強總理提出之后，我們借鑒了一些煉其它鋼的經(jīng)驗，再通過技術改良，把塊狀加入改成‘喂線’加入，以此來保證鋼材特性的均勻。”最終，在電子顯微鏡下，王輝綿和攻關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)集團相關負責人表示，他們對太鋼生產的不銹鋼線材做的筆尖做了一些應用性的測試。經(jīng)過測試，應用太鋼筆尖鋼的產品出水均勻度、筆尖耐磨性基本上跟國外進口的一致。

對此，太鋼相關負責人表示，目前，國內一些筆頭企業(yè)已經(jīng)陸續(xù)開始向太鋼批量購買筆尖鋼產品，未來兩年，太鋼生產的筆尖鋼有望完全替代同類進口產品。

太鋼行業(yè)標準獲認可

好消息接踵而至，1月9日，山西晚報記者在太鋼獲悉，由太鋼負責起草的《筆頭用易切削不銹鋼絲》行業(yè)標準正式通過全國鋼標委審核認定。該標準的制定，填補了我國該類產品標準的空白，對于提高我國相關筆頭用鋼的生產和實物質量水平，打破國外壟斷、有效替代進口具有重要意義，必將有力促進我國鋼鐵行業(yè)的提質增效和品種優(yōu)化升級。

2016年年初，李克強總理發(fā)出“圓珠筆頭之問”，引起業(yè)內強烈反響。作為不銹鋼行業(yè)的領軍企業(yè)，太鋼迅速響應，立即組織精兵強將，圍繞球座體材料國產化開展了一系列工藝技術研究攻關。在5輪近百次的試驗中，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關鍵技術，為關鍵材料的國產化奠定了重要基礎。

切削不銹鋼絲的技術要求不但高而且指標參數(shù)繁多。面對國內外尚無專用的易切削不銹鋼筆頭線材標準，現(xiàn)有的通用標準也不適用的情況，太鋼在前期大量的試驗和實踐基礎上，著手組織起草《筆頭用易切削不銹鋼絲》行業(yè)標準，在分類及牌號、力學性能、表面質量等方面進行規(guī)范，完成了該標準的起草，經(jīng)過全國鋼標委專家完善，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)標準。

起草和制定國家(行業(yè))標準，是一個企業(yè)技術、裝備、工藝、產品等方面綜合實力的體現(xiàn)。評審會上，與會委員和專家對該標準給予高度評價，認為該標準理論研究扎實，工藝技術完備，達到國際先進水平，一致同意該標準通過審定，上報國家主管部門審批。