【突破“卡脖子”技術(shù)你最?！繌摹翱ú弊印钡健瓣笞印?——青拓集團研發(fā)環(huán)保型筆尖鋼紀(jì)實

2022-04-06 10:12:00

中國冶金報中國鋼鐵新聞網(wǎng)

本報記者李倩報道

　　倘若不是2016年李克強總理的“圓珠筆之問”，誰會想到，有著3000多家制筆企業(yè)、20余萬名從業(yè)人員、年產(chǎn)400多億支圓珠筆的世界最大圓珠筆生產(chǎn)國，筆尖鋼卻長期依賴進口？

圖為用青拓集團筆尖鋼生產(chǎn)的筆尖樣品。（實習(xí)記者朱亞明攝）

　　從被“卡脖子”到突破“卡脖子”，再到制定標(biāo)準(zhǔn)；從無法生產(chǎn)到生產(chǎn)的產(chǎn)品安全環(huán)保，總體性能達到國外同類型產(chǎn)品水平……青拓集團有限公司等國內(nèi)鋼企胸懷“筆尖報國”之志，依靠創(chuàng)新驅(qū)動，在筆尖鋼領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從“卡脖子”到“掰腕子”、從跟跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變，用實際行動回答了總理的“圓珠筆之問”。其中，青拓集團僅用2年多時間研發(fā)出了環(huán)保型筆尖鋼，產(chǎn)品直徑規(guī)格從僅有2.3毫米，到1.6毫米和1.3毫米，再到1.0毫米，不斷填補國內(nèi)空白；國內(nèi)市場占有率達到25%以上，居國內(nèi)首位。尤其值得稱道的是，與其他筆尖鋼不同，青拓集團獨辟蹊徑以錫（Sn）代替鉛（Pb）、鉍（Bi）作為易切削元素應(yīng)用于筆尖鋼生產(chǎn)，使筆尖鋼具有“環(huán)保安全”體質(zhì)。

　　“未來2年～3年，青拓集團力爭把筆尖鋼國內(nèi)市場占有率提升至90%以上，徹底解決筆尖鋼‘卡脖子’難題?！苯?，青拓集團黨委書記、行政總經(jīng)理鐘盛江在接受《中國冶金報》記者采訪時說。

　　走一條不計成本、不惜代價的研發(fā)之路

　　據(jù)了解，圓珠筆筆頭分為球珠和球座體2個主要部分。其中，球珠廣泛應(yīng)用碳化鎢材料制作，我國不僅能滿足國內(nèi)需要，而且可以大量出口。但托舉這顆小球珠的球座體，無論是生產(chǎn)設(shè)備還是原材料，長期依靠進口，這其中就包括通常所說的筆尖鋼。

　　數(shù)據(jù)顯示，過去，我國每年消耗筆尖鋼近2000噸，90%以上來自進口，其中日本筆尖鋼占我國筆尖鋼總進口量的80%，其余來自瑞典等國家。

　　“筆尖鋼被譽為不銹鋼皇冠上的明珠，其生產(chǎn)難度極大。青拓集團董事長姜海洪等領(lǐng)導(dǎo)高度重視，表示不計成本、不惜代價也要生產(chǎn)出筆尖鋼，為中國人爭口氣?！辩娛⒔f。

　　青拓集團研究院、福建青拓實業(yè)股份有限公司與青山控股營銷團隊積極響應(yīng)號召，組成研發(fā)、技術(shù)、生產(chǎn)和營銷聯(lián)合攻關(guān)團隊，從市場分析、用戶技術(shù)交流和國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)調(diào)研等方面開展工作。經(jīng)過走訪調(diào)研、討論研究，青拓集團于2019年下半年正式啟動筆尖鋼研發(fā)項目。

　　生產(chǎn)筆尖鋼究竟難在哪里？福建青拓實業(yè)股份有限公司黨支部書記、總經(jīng)理孫勇偉解釋道，別看就是一個小小的圓珠筆頭，生產(chǎn)卻需要20多道工序，球座體的5條引導(dǎo)墨水溝槽加工精度要達到千分之一毫米；筆頭如碗口狀的關(guān)鍵部位尺寸精度要求為2微米，表面粗糙度要求為0.4微米……極高的加工精度，對筆尖鋼的性能提出了嚴(yán)苛要求——既能被加工設(shè)備“削鐵如泥”，又不能“軟爛如泥”，必須軟硬適中。這給研發(fā)和生產(chǎn)都帶來了極大的挑戰(zhàn)。

　　由于此項技術(shù)長期被國外封鎖，青拓集團研發(fā)團隊一無經(jīng)驗可借鑒，二無文獻可查找，便決定大膽嘗試。憑借多年深耕不銹鋼領(lǐng)域積累的經(jīng)驗，他們認(rèn)為，要想保證筆尖鋼具有易切削性能且不易開裂，關(guān)鍵是精準(zhǔn)控制冶煉過程的溫度及微量元素的配比。同時，他們決定摒棄有毒有害的鉛、鉍元素，創(chuàng)新性地添加錫元素，讓筆尖鋼形成環(huán)保“體質(zhì)”。

　　“但如何精準(zhǔn)控制呢？我們起初毫無頭緒，只能不斷試驗、積累數(shù)據(jù)、調(diào)整參數(shù)。那時，研發(fā)部門、生產(chǎn)部門的相關(guān)人員白天緊盯現(xiàn)場，不放過任何一個不穩(wěn)定因素，晚上開會討論、調(diào)整成分配比、擬定工藝……就這樣，我們邊試驗、邊總結(jié)，邊生產(chǎn)、邊測試、邊改進?！比虆⑴c筆尖鋼研發(fā)生產(chǎn)工作的孫勇偉回憶起當(dāng)時的艱辛，仍歷歷在目。

　　為提高工作效率，研發(fā)部門和生產(chǎn)部門同時開展工作。生產(chǎn)人員發(fā)現(xiàn)問題當(dāng)場解決，解決不了的就馬上反饋給研發(fā)人員；研發(fā)人員下沉到一線，了解生產(chǎn)出現(xiàn)的問題并開展攻關(guān)。孫勇偉說：“生產(chǎn)和研發(fā)形成了一條線，而不是‘兩張皮’。”

　　2019年底，青拓集團第一爐環(huán)保型易切削筆尖鋼出爐?！爱?dāng)時，我們抱著失敗了重來的決心，但讓我們驚喜的是，第一爐就成功了，產(chǎn)品各項指標(biāo)達到國內(nèi)平均水平?！睂O勇偉興奮地說。這增強了他們的信心。

　　走一條不斷升級突破的創(chuàng)新之路

　　“如果戰(zhàn)勝不了自己，就永遠不會有創(chuàng)新?！辩娛⒔f，“我們不斷突破自我，就算是我們的原創(chuàng)技術(shù)也要進行再突破、再升級?！?/div>

　　“我認(rèn)為，筆尖鋼生產(chǎn)最難的地方主要集中在2個方面：一是煉鋼環(huán)節(jié)，二是軋制環(huán)節(jié)?！睂O勇偉向《中國冶金報》記者介紹，筆尖鋼生產(chǎn)與其他不銹鋼生產(chǎn)的思維是相逆的。這個逆向表現(xiàn)在：從金相組織來看，通常情況下在煉鋼環(huán)節(jié)應(yīng)盡可能地去除夾雜物，從而得到高潔凈度的鋼水，但在筆尖鋼生產(chǎn)的煉鋼環(huán)節(jié)，則希望得到更多的均勻的硫化物球狀組織，從而使筆尖鋼更易切削。

　　孫勇偉接著說，從軋制環(huán)節(jié)來看，由于添加了錫這種微量元素，對軋鋼工藝尤其是軋制溫度的要求更為苛刻：溫度過高，易堆鋼，影響產(chǎn)線順行；溫度過低，筆尖鋼在后續(xù)加工過程中易開裂。因此，必須精準(zhǔn)控制軋制溫度，且控制范圍很窄。

　　為突破這些難點，青拓集團獨辟蹊徑，創(chuàng)造性地提出了一種全新的基體合金設(shè)計、環(huán)保型易切削相設(shè)計和生產(chǎn)工藝技術(shù)路線，同時進行全流程精益化管控。

　　2020年，青拓集團成功研發(fā)出環(huán)保型易切削超純鐵素體不銹鋼QF24Sn，產(chǎn)品直徑為2.3毫米。用該產(chǎn)品制成的圓珠筆出墨量穩(wěn)定、耐腐蝕性及耐磨性能良好，總體達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　“不僅如此，我們通過極具高性價比的基體合金設(shè)計，在確保耐腐蝕性相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，將鉬元素的添加量比國內(nèi)外同類產(chǎn)品降低了50%，極大地降低了合金成本?！鼻嗤丶瘓F研究院長材開發(fā)部部長奚飛飛說。此舉大幅降低了筆尖鋼的價格。

　　直徑2.3毫米的筆尖鋼產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，青拓集團并沒有止步，而是繼續(xù)創(chuàng)新，通過整個產(chǎn)業(yè)鏈合作和協(xié)同，2021年生產(chǎn)出直徑為1.6毫米的筆尖鋼產(chǎn)品，填補了國內(nèi)空白。

　　如今，青拓集團筆尖鋼產(chǎn)品直徑規(guī)格覆蓋2.3毫米、1.6毫米、1.3毫米和1.0毫米?！半m然直徑1.3毫米和1.0毫米規(guī)格產(chǎn)品的市場使用量不大，每年的需求只有幾十噸，但我們具有了這樣的研發(fā)生產(chǎn)實力?！鞭娠w飛說，“研究筆尖鋼的價值不僅在于開發(fā)出了該鋼種，還在于收獲的技術(shù)和經(jīng)驗可用到其他品種的研發(fā)中。”

　　筆尖鋼技術(shù)的突破，正是青拓集團創(chuàng)新驅(qū)動、走高質(zhì)量發(fā)展之路的重要成果。

　　“多年來，青拓集團十分注重研發(fā)實力提升和人才培養(yǎng)工作?！辩娛⒔硎?。青拓集團2015年投資7000余萬元成立青拓集團研究院，購置國內(nèi)外先進研發(fā)設(shè)備80余臺（套），打造了一支集產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、制造管理為一體的創(chuàng)新團隊，專業(yè)從事不銹鋼生產(chǎn)工藝改進、質(zhì)量提升及新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用。據(jù)了解，該研究院現(xiàn)有研發(fā)人員700余人，其中高級工程師112人。

　　“創(chuàng)新需要大手筆，更需要包容的環(huán)境。我們具有完善的容錯機制，鼓勵探索，允許失敗，全力營造有利于創(chuàng)新的良好氛圍。”青拓集團人力資源部部長劉永清說，“如果沒有對創(chuàng)新的堅守和鼓勵創(chuàng)新的環(huán)境，員工是不敢冒這樣的風(fēng)險的?！?/div>

　　青拓集團不斷革新冶煉工藝技術(shù)，加大研發(fā)和獎勵力度，對外與科研院所深度融合，建立產(chǎn)學(xué)研相配套的試驗基地，解決和攻克技術(shù)難題；對內(nèi)開展小革新、小發(fā)明創(chuàng)造，建立個人（集體）、生產(chǎn)部門、人力資源部三方評價認(rèn)證體系。據(jù)了解，青拓集團員工每年的小革新就能為企業(yè)降本幾千萬元。

　　“自2019年開始，青拓集團每年召開科技創(chuàng)新大會，目前共有26個項目獲評一、二、三等獎。其中，筆尖鋼項目當(dāng)年獲評為一等獎，團隊獲得60萬元獎勵。”鐘盛江說。

　　此外，青拓集團還通過開展校企新型學(xué)徒制培訓(xùn)班、實行高管學(xué)徒制度、改革崗位管理體系等方式，促進人才創(chuàng)新創(chuàng)效。

　　走一條先試后訂的開拓市場之路

　　筆尖鋼產(chǎn)品成功開發(fā)出來后，如何打開市場成為青拓集團面臨的又一難題。

　　由于筆尖鋼長期被國外壟斷，國內(nèi)制筆企業(yè)對國產(chǎn)筆尖鋼質(zhì)量存有顧慮?！盀榇蛳麄兊念檻]，我們決定采用先試后訂的策略逐步打開市場，即讓用戶先試用，滿意之后再訂貨。”奚飛飛介紹。

　　國產(chǎn)筆尖鋼的切削性能是否能達到國外產(chǎn)品水平，這是客戶顧慮之所在。反映切削性能的關(guān)鍵指標(biāo)是刀具的使用壽命，即在不更換刀具的情況下全自動高速精密車床刀具切削產(chǎn)品的時間。經(jīng)過測試，青拓集團筆尖鋼切削性能良好，刀具一次使用時間可達14天以上?？蛻糇源舜蛳祟檻]，批量訂購青拓集團生產(chǎn)的筆尖鋼。

　　隨后，青拓集團和客戶一起到制筆企業(yè)進行產(chǎn)品推廣試用。結(jié)果顯示，用青拓集團筆尖鋼生產(chǎn)的圓珠筆，出墨量穩(wěn)定，耐腐蝕性和耐磨性能均良好。

　　“在售后方面，我們實行的是承包制，劃分片區(qū)安排工作人員，確保一旦出現(xiàn)質(zhì)量異議，能夠第一時間響應(yīng)，并及時處理。不僅如此，我們還為客戶提供技術(shù)支持。技術(shù)人員定期走訪下游企業(yè)，了解用戶需求，為其量身定制產(chǎn)品和服務(wù)?！睂O勇偉說道。

　　憑借優(yōu)越的質(zhì)量、誠意十足的服務(wù)，青拓集團在筆尖鋼市場后來居上，逐步打開了國內(nèi)筆尖鋼市場，并受到客戶的一致好評。據(jù)了解，目前，青拓集團每年為下游用戶供應(yīng)筆尖鋼500余噸，市場占有率達到25%以上?，F(xiàn)在，青拓集團每個季度都生產(chǎn)筆尖鋼，產(chǎn)品不僅供應(yīng)國內(nèi)市場，還出口國外，產(chǎn)品性能可以與國外同類產(chǎn)品一較高下。據(jù)奚飛飛介紹，青拓集團研發(fā)生產(chǎn)的筆尖鋼經(jīng)過客戶試用后訂貨，一舉打敗日本筆尖鋼材料，助力用戶打開印度市場。

　　“今年，除了要進一步提升筆尖鋼性能外，我們將在剃須刀用鋼、工模具鋼、冰刀用鋼等關(guān)鍵技術(shù)上發(fā)力，持續(xù)提升不銹鋼性能并降低不銹鋼價格，向世界打開不銹鋼領(lǐng)域‘中國制造’最亮麗的窗口?！辩娛⒔硎尽?/div>

技術(shù)檔案

青拓集團環(huán)保型筆尖鋼研發(fā)與應(yīng)用

　　品種：青拓集團環(huán)保型筆尖鋼，即環(huán)保型易切削超純鐵素體不銹鋼QF24Sn。目前，青拓集團筆尖鋼已實現(xiàn)批量加工各種形狀的圓珠筆頭，可生產(chǎn)直徑規(guī)格為2.3毫米、1.6毫米、1.3毫米和1.0毫米的筆頭。

　　攻關(guān)梗概：圓珠筆筆頭分為球珠和球座體兩個主要部分。其中，球珠廣泛應(yīng)用碳化鎢材料制造，我國不僅能滿足國內(nèi)需要，而且可以大量出口。但托舉這顆小球珠的球座體，無論是生產(chǎn)設(shè)備還是原材料，長期依靠進口。為打破國外壟斷，青拓集團創(chuàng)造性地提出了一種全新的基體合金設(shè)計、環(huán)保型易切削相設(shè)計和生產(chǎn)工藝技術(shù)路線，用Sn代替Pb、Bi作為易切削元素，不僅無毒無害，而且安全環(huán)保，并全部采用國產(chǎn)化設(shè)備生產(chǎn)，于2019年底成功生產(chǎn)出第一爐環(huán)保型易切削筆尖鋼。同時，青拓集團依托全流程制造優(yōu)勢，創(chuàng)新合金成分設(shè)計，在確保耐腐蝕性相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，鉬（Mo）元素添加量比國內(nèi)外同類產(chǎn)品降低50%，使產(chǎn)品價格大幅降低。目前，青拓集團筆尖鋼國內(nèi)市場占有率達到25%以上，產(chǎn)品廣泛供應(yīng)于國內(nèi)外圓珠筆文具生產(chǎn)廠家，受到客戶的一致好評。

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯：張雨恬

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