【突破“卡脖子”技術你最牛】從“卡脖子”到“掰腕子” ——青拓集團研發環保型筆尖鋼紀實

2022-04-06 10:12:00

中國冶金報中國鋼鐵新聞網

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、20余萬名從業人員、年產400多億支圓珠筆的世界最大圓珠筆生產國，筆尖鋼卻長期依賴進口？

圖為用青拓集團筆尖鋼生產的筆尖樣品。（實習記者朱亞明攝）

　　從被“卡脖子”到突破“卡脖子”，再到制定標準；從無法生產到生產的產品安全環保，總體性能達到國外同類型產品水平……青拓集團有限公司等國內鋼企胸懷“筆尖報國”之志，依靠創新驅動，在筆尖鋼領域實現了從“卡脖子”到“掰腕子”、從跟跑到領跑的轉變，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年多時間研發出了環保型筆尖鋼，產品直徑規格從僅有2.3毫米，到1.6毫米和1.3毫米，再到1.0毫米，不斷填補國內空白；國內市場占有率達到25%以上，居國內首位。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）作為易切削元素應用于筆尖鋼生產，使筆尖鋼具有“環保安全”體質。

　　“未來2年～3年，青拓集團力爭把筆尖鋼國內市場占有率提升至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、不惜代價的研發之路

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

　　數據顯示，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，其生產難度極大。青拓集團董事長姜海洪等領導高度重視，表示不計成本、不惜代價也要生產出筆尖鋼，為中國人爭口氣?！辩娛⒔f。

　　青拓集團研究院、福建青拓實業股份有限公司與青山控股營銷團隊積極響應號召，組成研發、技術、生產和營銷聯合攻關團隊，從市場分析、用戶技術交流和國內外相關產品技術調研等方面開展工作。經過走訪調研、討論研究，青拓集團于2019年下半年正式啟動筆尖鋼研發項目。

　　生產筆尖鋼究竟難在哪里？福建青拓實業股份有限公司黨支部書記、總經理孫勇偉解釋道，別看就是一個小小的圓珠筆頭，生產卻需要20多道工序，球座體的5條引導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苛要求——既能被加工設備“削鐵如泥”，又不能“軟爛如泥”，必須軟硬適中。這給研發和生產都帶來了極大的挑戰。

　　由于此項技術長期被國外封鎖，青拓集團研發團隊一無經驗可借鑒，二無文獻可查找，便決定大膽嘗試。憑借多年深耕不銹鋼領域積累的經驗，他們認為，要想保證筆尖鋼具有易切削性能且不易開裂，關鍵是精準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，創新性地添加錫元素，讓筆尖鋼形成環保“體質”。

　　“但如何精準控制呢？我們起初毫無頭緒，只能不斷試驗、積累數據、調整參數。那時，研發部門、生產部門的相關人員白天緊盯現場，不放過任何一個不穩定因素，晚上開會討論、調整成分配比、擬定工藝……就這樣，我們邊試驗、邊總結，邊生產、邊測試、邊改進。”全程參與筆尖鋼研發生產工作的孫勇偉回憶起當時的艱辛，仍歷歷在目。

　　為提高工作效率，研發部門和生產部門同時開展工作。生產人員發現問題當場解決，解決不了的就馬上反饋給研發人員；研發人員下沉到一線，了解生產出現的問題并開展攻關。孫勇偉說：“生產和研發形成了一條線，而不是‘兩張皮’?！?/div>

　　2019年底，青拓集團第一爐環保型易切削筆尖鋼出爐。“當時，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，產品各項指標達到國內平均水平。”孫勇偉興奮地說。這增強了他們的信心。

　　走一條不斷升級突破的創新之路

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

　　“我認為，筆尖鋼生產最難的地方主要集中在2個方面：一是煉鋼環節，二是軋制環節?！睂O勇偉向《中國冶金報》記者介紹，筆尖鋼生產與其他不銹鋼生產的思維是相逆的。這個逆向表現在：從金相組織來看，通常情況下在煉鋼環節應盡可能地去除夾雜物，從而得到高潔凈度的鋼水，但在筆尖鋼生產的煉鋼環節，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，從軋制環節來看，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，影響產線順行；溫度過低，筆尖鋼在后續加工過程中易開裂。因此，必須精準控制軋制溫度，且控制范圍很窄。

　　為突破這些難點，青拓集團獨辟蹊徑，創造性地提出了一種全新的基體合金設計、環保型易切削相設計和生產工藝技術路線，同時進行全流程精益化管控。

　　2020年，青拓集團成功研發出環保型易切削超純鐵素體不銹鋼QF24Sn，產品直徑為2.3毫米。用該產品制成的圓珠筆出墨量穩定、耐腐蝕性及耐磨性能良好，總體達到國內領先水平。

　　“不僅如此，我們通過極具高性價比的基體合金設計，在確保耐腐蝕性相當的基礎上，將鉬元素的添加量比國內外同類產品降低了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毫米的筆尖鋼產品生產出來后，青拓集團并沒有止步，而是繼續創新，通過整個產業鏈合作和協同，2021年生產出直徑為1.6毫米的筆尖鋼產品，填補了國內空白。

　　如今，青拓集團筆尖鋼產品直徑規格覆蓋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毫米規格產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生產實力?！鞭娠w飛說，“研究筆尖鋼的價值不僅在于開發出了該鋼種，還在于收獲的技術和經驗可用到其他品種的研發中?！?/div>

　　筆尖鋼技術的突破，正是青拓集團創新驅動、走高質量發展之路的重要成果。

　　“多年來，青拓集團十分注重研發實力提升和人才培養工作?！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，購置國內外先進研發設備80余臺（套），打造了一支集產品研發、技術服務、制造管理為一體的創新團隊，專業從事不銹鋼生產工藝改進、質量提升及新產品開發應用。據了解，該研究院現有研發人員700余人，其中高級工程師112人。

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

　　青拓集團不斷革新冶煉工藝技術，加大研發和獎勵力度，對外與科研院所深度融合，建立產學研相配套的試驗基地，解決和攻克技術難題；對內開展小革新、小發明創造，建立個人（集體）、生產部門、人力資源部三方評價認證體系。據了解，青拓集團員工每年的小革新就能為企業降本幾千萬元。

　　“自2019年開始，青拓集團每年召開科技創新大會，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徒制培訓班、實行高管學徒制度、改革崗位管理體系等方式，促進人才創新創效。

　　走一條先試后訂的開拓市場之路

　　筆尖鋼產品成功開發出來后，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，國內制筆企業對國產筆尖鋼質量存有顧慮。“為打消他們的顧慮，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?！鞭娠w飛介紹。

　　國產筆尖鋼的切削性能是否能達到國外產品水平，這是客戶顧慮之所在。反映切削性能的關鍵指標是刀具的使用壽命，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品的時間。經過測試，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的筆尖鋼。

　　隨后，青拓集團和客戶一起到制筆企業進行產品推廣試用。結果顯示，用青拓集團筆尖鋼生產的圓珠筆，出墨量穩定，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，劃分片區安排工作人員，確保一旦出現質量異議，能夠第一時間響應，并及時處理。不僅如此，我們還為客戶提供技術支持。技術人員定期走訪下游企業，了解用戶需求，為其量身定制產品和服務。”孫勇偉說道。

　　憑借優越的質量、誠意十足的服務，青拓集團在筆尖鋼市場后來居上，逐步打開了國內筆尖鋼市場，并受到客戶的一致好評。據了解，目前，青拓集團每年為下游用戶供應筆尖鋼500余噸，市場占有率達到25%以上。現在，青拓集團每個季度都生產筆尖鋼，產品不僅供應國內市場，還出口國外，產品性能可以與國外同類產品一較高下。據奚飛飛介紹，青拓集團研發生產的筆尖鋼經過客戶試用后訂貨，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、冰刀用鋼等關鍵技術上發力，持續提升不銹鋼性能并降低不銹鋼價格，向世界打開不銹鋼領域‘中國制造’最亮麗的窗口?！辩娛⒔硎?。

技術檔案

青拓集團環保型筆尖鋼研發與應用

　　品種：青拓集團環保型筆尖鋼，即環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批量加工各種形狀的圓珠筆頭，可生產直徑規格為2.3毫米、1.6毫米、1.3毫米和1.0毫米的筆頭。

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

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯：張雨恬

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