太钢找到圆珠笔尖制造“秘方” 灵感来自“和面”

测试显示,太钢的笔尖钢在800米处的书写效果跟刚开始的书写效果是一致的,没有由深到浅,说明它出水的均匀度、笔尖的耐磨性,基本上没发生变化,“基本上跟国外的比较,应该说是同等的”。

日前,山西卫视报道了太钢集团研发、制造出了笔尖钢的消息,该消息引起巨大轰动。过去,中国的圆珠笔笔尖钢一直依赖进口,每年进口笔尖钢1000多吨,花费外汇1500万美元。太钢集团从2011年起便参与这一项目,2014年取得成功,经过一系列测试后,现在,中国最大的制笔公司之一宁波贝发笔业已经开始向太钢批量购买笔尖钢产品,在未来两年,将完全替代进口。

中国每年进口1000多吨笔尖钢

中国是世界上最大的圆珠笔生产国,每年生产380亿支圆珠笔,不过,圆珠笔笔尖的笔尖钢这一核心材料却高度依赖进口。据了解,中国每年需要用每吨12万元的价格进口1000多吨生产笔尖的钢材。事实上不仅我们国家,其他国家的制笔不锈钢材料也大多从日本、瑞士进口。

笔头分为笔尖上的球珠和球座体。目前,碳化钨球珠我国不仅可以满足国内生产需要,还大量出口;但直径仅有2.3毫米的球座体,无论是生产设备还是原材料,长期以来都掌握在瑞士、日本等国家手中。

小小的球座体需要的技术却非常复杂。在来自瑞士公司的笔头一体化生产设备上,生产一个小小的圆珠笔头需要二十多道工序;笔头里面有5条引导墨水的沟槽,加工精度需要达到千分之一毫米,也就是微米的数量级。

太钢参与科技部制笔技术研发重点项目

2011年,科技部启动“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”国家科技支撑计划重点项目,目标是三年内通过技术攻关,给数百亿支中国制笔安上“中国珠芯”。“两会上政协的一个提案给我触动很大。我国每年生产380亿支圆珠笔,但笔尖珠芯近90%来自进口,墨水80%进口或用进口设备制造。常用的圆珠笔,美国卖1.99美元,我们制笔厂利润才1毛钱。”全国政协副主席、科技部部长万钢表示。

据介绍,该项目分为三个子项目,分别是:圆珠笔墨水的研发与产业化;笔头线材及其装备技术的研发与产业化;笔头与墨水匹配等瓶颈问题;由贝发集团、晨光集团、上海纳诺微科技公司三家企业牵头承担各个子项目的科技攻关。项目将实施3年(2011年6月至2014年6月),国家拨经费6000万元,企业再分别按照1:2的比例进行资金配套,也就是每个子项目将投入1.8亿元完成。

其中,太钢集团是与贝发集团合作,参与笔头线材及其装备技术的研发与产业化。太钢集团从2011年便已参与该项目。

突破的灵感来源于“和面”

2014年12月,第一批切削性好的笔尖钢终于出炉了。这批直径2.3毫米的不锈钢钢丝,骄傲地写上了“中国制造”的标志。

太钢集团技术中心高级工程师王辉绵表示,由于技术保密原因,“开发这个产品没有可借鉴的资料,成分的配比从几十公斤的开始练,各种成分加入多少,这个次数没法统计了”。他们不断地积累数据,调整参数,设计工艺方法,为的就是摸索出一套全新的炼钢工艺。在这种新的工艺中,不仅需要添加各种微量元素,把钢材调整到最适合笔尖钢的性能,既要方便切割又要加工时不能开裂;同时,还需要将钢材中的微量元素调配均匀,由于钢材的硬度,加入其中的微量元素不能很好地融入,只是聚集成堆。

王辉绵表示,突破的灵感来自家常的“和面”,面要想和得软硬适中,就要加入新“料”。相对应的,钢水里就要加入工业“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。“我们也借鉴了一些炼其它钢的经验,把块状的加入,改成‘喂线’加入”。资料显示,喂线法是指将密度较小,容易氧化的精炼添加剂做成线材,用喂线机将其投入钢水深处,对钢水进行炉外精炼的一种方法。与块状物料投入法相比,它具有收得率高,精炼命中率高,适用于钢中合金元素的微量调节等特点;与喷粉法相比,它具有钢水温度降低少,钢中气体含量低且设备简单、操作容易、投资少等特点。

太钢的笔尖钢与进口产品是同等的

此后,太钢不断优化笔尖钢,合作的企业贝发笔业也在对太钢生产的笔尖钢进行测试,目前已经测试上千次。在测试机器上,随机选出的笔尖要在不同的角度下连续不断地书写800米。

宁波贝发集团测试实验室主任胡省洋表示,在800米处的书写效果跟刚开始的书写效果是一致的,没有由深到浅,说明它出水的均匀度、笔尖的耐磨性,基本上没发生变化,“所以我们现在用太钢的东西,基本上跟国外的比较,应该说是同等的”。

去年,太钢生产的笔尖钢终于开始大生产转化阶段,如今经过两年的试生产,笔尖钢研制成功,国标出炉。据报道,目前贝发笔业已经开始向太钢批量购买笔尖钢产品,在未来两年,将完全替代进口。此外,由太钢负责起草的《笔头用易切削不锈钢丝行业标准》已经通过了全国钢标委审核认定。

文/本报记者 温婧 供图/视觉中国