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中国制造破解笔芯难题

  “圆珠笔头”火了。


  作为钢铁生产和消费大国的中国,终于解决了圆珠笔头国产化的问题。1月9日,太原钢铁(集团)有限公司官网挂出一篇来自山西卫视的报道称,圆珠笔头市场已不再被国外垄断,太钢集团旗下一子公司实现了自主化生产。消息传出后,朋友圈立即被刷屏,特别是为去产能下的钢铁行业乃至中国制造大大提了口气。


  A 一个小小“球珠”的尴尬


  圆珠笔由于易于携带、方便耐用,被广泛的应用到生产、生活中。据中国制笔协会介绍,包括笔芯在内,中国圆珠笔产量已达到400多亿支。


  很多人可能不知道,我们日常用的圆珠笔笔尖,竟然不是国货。去年1月,李克强总理在太原主持召开钢铁煤炭行业化解过剩产能座谈会上,透露了这样一个信息:“中国在钢铁产能严重过剩的情况下,仍然进口了一些特殊品类的高质量钢材,包括圆珠笔头上的笔尖钢(圆珠笔尖球座)……”


  3000多家制笔企业、20余万从业人口……我国是当之无愧的制笔大国,但却面临着核心技术难以攻关、原材料高度依赖进口的尴尬局面。多年来,小小的笔尖钢始终是中国制造业的心结之一。


  据介绍,笔头和墨水是圆珠笔的关键,其中笔头分为笔尖上的球珠和球座体。目前,碳化钨球珠在国内外应用最为广泛,我国已经具有很好的基础,不仅可以满足国内生产需要,还大量供出口。但球座体的生产,无论是设备还是原材料,长期以来都掌握在瑞士、日本等国家手中。


  “生产一个小小的圆珠笔头需要二十多道工序,传统工艺需要分开进行处理加工。”中国制笔协会名誉副理事长陈三元说,为了满足出口的需求,国内制笔企业开始大量采用瑞士米克朗公司的一体化生产设备,以提高质量和生产效率。


  国外生产设备对原材料的要求相对更高,国产不锈钢线材无法适用,必须依靠日本进口易切削不锈钢线材。同时,与之相匹配的墨水也要从德国、日本等国家进口。从而形成了我国当前圆珠笔产量第一,但核心材料和设备却大量依靠进口的“尴尬”局面。浙江文钰制笔厂负责人汪洪富说,用国外的设备和材料生产不锈钢笔头,企业成本更高,早在上世纪90年代,进口一台设备就要400多万人民币。这些年制笔行业中,产业链低端的利润空间在不断降低,压力也越来越大。


  B “内力”不足终致制笔困局


  据介绍,圆珠笔头的生产对加工的精度、材料的选择上都有很高的要求。笔头上不仅有小“球珠”,里面还有五条引导墨水的沟槽,加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。


  有关专家表示,每一个小小的偏差都会影响笔头书写的流畅度和使用寿命,笔尖的开口厚度不到0.1毫米,还要考虑到书写角度和压力,球珠与笔头、墨水沟槽位必须搭配得“天衣无缝”,加工误差不能超过0.003毫米。


  1948年,中国第一支国产圆珠笔在上海丰华圆珠笔厂诞生。改革开放以后,在巨大的出口需求带动下,制笔厂如雨后春笋一般出现。但由于企业散弱小、缺乏科研平台、知识产权保护不足等原因,导致行业成长“内力”不足,一直制约着制笔产业技术创新、产业升级的步伐。


  浙江光华文化用品有限公司董事长丁樟荣表示,公司曾经研发出一款新笔,“当时刚出来的时候净利润6毛8分一支,非常受市场欢迎。但一夜之间,40多家企业都开始生产一模一样的笔,利润一下子降到了每支4毛,这款新笔不久就被跟死了”。


  据统计,目前全国3000余家制笔企业中,规模较大的企业仅有250余家。制笔行业专家和企业负责人普遍认为,我们国家能自己造出宇宙飞船、原子弹,为什么生产一个小小的圆珠笔头的“球珠”,钢材却要长期依赖进口?不是因为这个技术有多难,而是没有足够的动力去研究。


  陈三元表示,圆珠笔看似简单,其实涉及到一个国家制工业的方方面面,墨水研制需要化工业支持,生产设备涉及机械设计制造能力,特殊钢材则取决于国家钢铁产业的科技水平。


  “相对于钢铁产业,制笔是个体量很小的行业。比如,一家钢铁厂一天的产量,可能就够制笔行业消化一年。”陈三元说,对钢厂而言,这点利润微不足道,它没有动力去搞研发生产,制笔企业也没有足够力量,因而依赖进口。


  C 灵感来自于“和面”


  1月9日上午,在太钢国家级实验中心物理力学组实验室内,实验员穆鑫将一根约2毫米粗、20厘米长的钢材固定在拉伸仪器上。桌前的标签上写着“笔尖用钢”几个字,格外醒目。


  经过前期反复实验、加工制作,一批笔尖用钢成品进入了最后的质检程序,穆鑫正在操作的物理力学检测正是其中的一项。在通过物理形态、化学成分等一系列检测后,符合国家相关标准的样品才能被允许进入量产阶段。“力学检测主要测定产品的延伸率、抗拉强度以及硬度等物理性能……”穆鑫介绍,在笔头最顶端的地方,厚度仅有0.3-0.4毫米,极高的加工精度对不锈钢原材料提出了极高的性能要求,既要容易切削,加工时还不能开裂。抗拉性能检测就是原材料均匀延展性能的终极关卡,只有通过这项检测的产品,才能满足笔尖生产的需求。


  同样,在实验中心的化学组实验室,张瑞霖正坐在等离子体原子发射光谱仪前,对这批钢材的化学成分进行测定,他要从中获取这批钢材中铅和碲两种元素的含量。钢材要制造成笔头,必须用很多特殊的微量元素,把钢材调整到最佳性能,微量元素配比的细微变化都影响着钢材质量。铅和碲这两种元素正是产品易切削性的保证。“因为开发笔尖用钢没有可借鉴的经验,一切都只能从零开始。从一个成分的配比、几十公斤的试炼,到各种成分加入的多少,试验过太多太多次……”太钢集团技术中心高级工程师王辉绵说,笔头产品的生产工艺是国外企业的核心机密,他们要想制造,必须自主开发一套前所未有的炼钢工艺。没有任何参考,只能不断地积累数据、调整参数和设计工艺方法。


  王辉绵透露,此次研发突破的灵感来自山西人家里常见的“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。


  经过五年的尝试,太钢集团终于“和”出了“添加剂”分布均匀的笔尖钢。2016年9月实验取得初步成功,后经过10多次大规模炼钢,目前第一批切削性好的钢材终于出炉了。这批直径2.3毫米的不锈钢钢丝,可以骄傲地写上“中国制造”的标志。


  D 可贵的创“芯”精神


  小小笔芯之所以引起关注,缘于李克强总理的“圆珠笔芯之问”——作为世界上最大的圆珠笔生产国,我国的圆珠笔产量高达400多亿支,笔芯的核心材料却完全依赖日本进口,每年为此要付出外汇1500万美元。从不登大雅之堂的马桶盖到微不足道的笔芯,国人渐渐看到了中日之间的技术差距,也认识到从制造大国到制造强国的跨越之艰难、创新之迫切。


  唯有创新,才能发展。创新驱动发展无疑是激活社会活力,实现产业升级的最大原动力。誓将笔底起风云,正因为有着强烈的责任感和市场创新意识,太钢在供给侧结构性改革的历史机遇面前,坚持从小处做大文章,充分发挥工艺技术、装备和人才的优势,勠力攻坚,终于生?鲋本?.3毫米的不锈钢钢丝,骄傲地写上了“中国制造”的标志。一勺水亦有曲处,一片石亦有深处。太钢人正是以中国人见微知著的智慧,完成了以小见大的革新和创造。


  创新发展呼唤“工匠精神”。“知者创物,巧者述之,守之世,谓之工。”古代科技名著《考工记》开宗明义就强调了“百工之事”的重要地位。2016年,纪录片《大国工匠》更是让人领略了什么叫巧夺天工,“工匠精神”成为人们津津乐道的年度热词。太钢上下攻克难关的不懈努力,让人看到了可贵的工匠精神。为了给数百亿支圆珠笔安上“中国笔头”,国家早在2011年就开启了这一重点项目的攻关。太钢人经过5轮近百次的试验,先后在材料的易切削性、性能稳定性、耐锈蚀性等7大类难题上取得突破,掌握了贵重金属合金均匀化、夹杂物无害化处理等多项关键技术。在这成功的背后,我们不应当忘记许许多多技艺精湛的现代鲁班、游刃有余的现代庖丁……


  有人说,“工匠精神”是当今中国社会最稀缺和最呼唤的东西。从太钢的创“芯”之举来看,我们不必妄自菲薄,中国的制造技术、智造技术正在突飞猛进,正在转型升级,只要企业创新不止,上下精益求精,不厌其小、不厌其烦、不厌其精、不辞劳苦,大国工匠必有所成。


  ●好消息传来 看网民各种心情


  @杨小燕:我居然不知道,原来笔头还是进口的,感觉自己太out了。


  @北辰:中国造在崛起,中国在崛起,作为一个中国人感到无比的骄傲和自豪。


  @晴天里的少年:原来小时候经常摔一下就掉没了的圆珠笔球珠还是进口货!瞬间觉得自己好牛,悄悄当了半辈子土豪。


  ●小小圆珠笔头 背后有深意


  @夏虫不可以语之冰:学金属材料的,之前专业课听老师讲过笔芯的珠珠基本都是进口的,开始觉得不理解,明明航天汽车工业很多方面金属材料的发展目前已经可以自给自足,为何这么小小的一个零件却不能自产,后来才知道这个对工序要求太高了,对机械的加工精度也高,不能量产的话成本也太高。看到这种新闻太开心了。


  @晴天说再见:很多人不知道,圆珠笔头这东西属于工业制造界的珠穆拉玛,尤其是小于0.5毫米的珠体还要有3条导墨槽不会因为墨水凝固而黏连,而且必须切割成精确的圆球体。


  @童悦儿Evelyn:突然觉得中国真心不容易,国力要和美国比,福利要和北欧比,机械要和德国比,手机要和苹果比,长城要和通用丰田比,C919要和波音比……一个国家的制造要和整个世界的全部高端比!但我不知道有哪个国家靠自己的努力达到中国目前的高度的?为祖国点个赞,赞上去让更多人看到。(本版文字由新华网、福建日报、山西晚报综合整理报道)

 



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