太鋼工作人員正在對筆尖鋼產(chǎn)品樣品進(jìn)行化學(xué)成分檢測(左圖)和物理力學(xué)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(kāi)鋼鐵煤炭行業(yè)化解過(guò)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?chē)乐剡^(guò)剩的情況下，仍然進(jìn)口了一些特殊品類(lèi)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(wàn)從業(yè)人口……我國是當之無(wú)愧的制筆大國，但卻面臨著(zhù)核心技術(shù)難以攻關(guān)、原材料高度依賴(lài)進(jìn)口的尷尬局面。多年來(lái)，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(huì )公布，太鋼終于生產(chǎn)出高性能、易切削、不開(kāi)裂的筆尖專(zhuān)用鋼材。這意味著(zhù)，太鋼啃下了自主生產(chǎn)筆尖鋼這塊硬骨頭，為數百億支圓珠筆安上了“中國筆頭”!

靈感來(lái)自于“和面”

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

經(jīng)過(guò)前期反復實(shí)驗、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。在通過(guò)物理形態(tài)、化學(xué)成分等一系列檢測后，符合國家相關(guān)標準的樣品才能被允許進(jìn)入量產(chǎn)階段。“力學(xué)檢測主要測定產(chǎn)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(shí)還不能開(kāi)裂?？估阅軝z測就是原材料均勻延展性能的終極關(guān)卡，只有通過(guò)這項檢測的產(chǎn)品，才能滿(mǎn)足筆尖生產(chǎn)的需求。

同樣，在實(shí)驗中心的化學(xué)組實(shí)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(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(zhù)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。“因為開(kāi)發(fā)筆尖用鋼沒(méi)有可借鑒的經(jīng)驗，一切都只能從零開(kāi)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，試驗過(guò)太多太多次……”太鋼集團技術(shù)中心高級工程師王輝綿說(shuō)道，筆頭產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝是國外企業(yè)的核心機密，他們要想制造，必須自主開(kāi)發(fā)一套前所未有的煉鋼工藝。沒(méi)有任何參考，只能不斷地積累數據、調整參數和設計工藝方法。

王輝綿透露，此次研發(fā)突破的靈感來(lái)自山西人家里常見(jiàn)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(huì )融合得更加均勻，這樣就可以增強切削性。

經(jīng)過(guò)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(shí)驗取得初步成功，后經(jīng)過(guò)10多次大規模煉鋼，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(xiě)上“中國制造”的標志。

加工精度達到千分之一毫米數量級

筆頭用鋼分為筆尖球珠和球座體兩個(gè)部分。其中，直徑0.5-1.0毫米的碳化鎢球珠我國不僅可以滿(mǎn)足國內生產(chǎn)需要，還可供大量出口，但直徑2.3毫米球座體的技術(shù)，長(cháng)期以來(lái)都掌握在外國人手中。一組數據顯示，按照中國每年生產(chǎn)380億支筆計算，需要以一噸12萬(wàn)元的價(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(wú)法實(shí)現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量級。筆頭的關(guān)鍵部位，比如碗口，其尺寸精度都是在兩個(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(kāi)裂，這對原材料鋼材性能提出極為苛刻的要求。

為了給數百億支圓珠筆安上中國筆頭，國家早在2011年就開(kāi)啟了這一重點(diǎn)項目的攻關(guān)，太鋼是參與企業(yè)之一。王輝綿說(shuō)：“我們對各個(gè)行業(yè)新材料新產(chǎn)品，有一種敏感性，就是能發(fā)現一些行業(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(gè)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(guò)技術(shù)改良，把塊狀加入改成‘喂線(xiàn)’加入，以此來(lái)保證鋼材特性的均勻。”最終，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)集團相關(guān)負責人表示，他們對太鋼生產(chǎn)的不銹鋼線(xiàn)材做的筆尖做了一些應用性的測試。經(jīng)過(guò)測試，應用太鋼筆尖鋼的產(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)負責人表示，目前，國內一些筆頭企業(yè)已經(jīng)陸續開(kāi)始向太鋼批量購買(mǎi)筆尖鋼產(chǎn)品，未來(lái)兩年，太鋼生產(chǎn)的筆尖鋼有望完全替代同類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)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(guò)全國鋼標委審核認定。該標準的制定，填補了我國該類(lèi)產(chǎn)品標準的空白，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，李克強總理發(fā)出“圓珠筆頭之問(wèn)”，引起業(yè)內強烈反響。作為不銹鋼行業(yè)的領(lǐng)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(chǎn)化開(kāi)展了一系列工藝技術(shù)研究攻關(guān)。在5輪近百次的試驗中，太鋼先后在材料的易切削性、性能穩定性、耐銹蝕性等7大類(lèi)難題上取得突破，掌握了貴重金屬合金均勻化、夾雜物無(wú)害化處理等多項關(guān)鍵技術(shù)，為關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化奠定了重要基礎。

切削不銹鋼絲的技術(shù)要求不但高而且指標參數繁多。面對國內外尚無(wú)專(zhuān)用的易切削不銹鋼筆頭線(xiàn)材標準，現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(shí)踐基礎上，著(zhù)手組織起草《筆頭用易切削不銹鋼絲》行業(yè)標準，在分類(lèi)及牌號、力學(xué)性能、表面質(zhì)量等方面進(jìn)行規范，完成了該標準的起草，經(jīng)過(guò)全國鋼標委專(zhuān)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(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。評審會(huì )上，與會(huì )委員和專(zhuān)家對該標準給予高度評價(jià)，認為該標準理論研究扎實(shí)，工藝技術(shù)完備，達到國際先進(jìn)水平，一致同意該標準通過(guò)審定，上報國家主管部門(mén)審批。