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  【突破“卡脖子”技术你最牛】从“卡脖子”到“掰腕子” ——青拓集团研发环保型笔尖钢纪实

  倘若不是2016年总理的“圆珠笔之问”，谁会想到，有着3000多家制笔企业、20余万名从业人员、年产400多亿支圆珠笔的世界最大圆珠笔生产国，笔尖钢却长期依赖进口？

  从被“卡脖子”到突破“卡脖子”，再到制定标准；从无法生产到生产的产品安全环保，总体性能达到国外同类型产品水平……青拓集团有限公司等国内钢企胸怀“笔尖报国”之志，依靠创新驱动，在笔尖钢领域实现了从“卡脖子”到“掰腕子”、从跟跑到领跑的转变，用实际行动回答了总理的“圆珠笔之问”。其中，青拓集团仅用2年多时间研发出了环保型笔尖钢，产品直径规格从仅有2.3毫米，到1.6毫米和1.3毫米，再到1.0毫米，不断填补国内空白；国内市场占有率达到25%以上，居国内首位。尤其值得称道的是，与其他笔尖钢不同，青拓集团独辟蹊径以锡（Sn）代替铅（Pb）、铋（Bi）作为易切削元素应用于笔尖钢生产，使笔尖钢具有“环保安全”体质。

  “未来2年～3年，青拓集团力争把笔尖钢国内市场占有率提升至90%以上，完全解决笔尖钢‘卡脖子’难题。”近日，青拓集团党委书记、行政总经理钟盛江在接受《中国冶金报》记者正常采访时说。

  据了解，圆珠笔笔头分为球珠和球座体2个主要部分。其中，球珠大范围的应用碳化钨材料制作，我国不仅能满足国内需要，还能够大量出口。但托举这颗小球珠的球座体，无论是生产设备还是原材料，长期依靠进口，这其中就包括通常所说的笔尖钢。

  数据显示，过去，我国每年消耗笔尖钢近2000吨，90%以上来自进口，其中日本笔尖钢占我国笔尖钢总进口量的80%，其余来自瑞典等国家。

  “笔尖钢被誉为不锈钢皇冠上的明珠，其生产难度极大。青拓集团董事长姜海洪等领导格外的重视，表示不计成本、不惜代价也要生产出笔尖钢，为中国人争口气。”钟盛江说。

  青拓集团研究院、福建青拓实业股份有限公司与青山控股经营销售团队积极做出响应号召，组成研发、技术、生产和营销联合攻关团队，从市场分析、用户技术交流和国内外相关这类的产品技术调研等方面开展工作。经过走访调研、讨论研究，青拓集团于2019年下半年真正开始启动笔尖钢研发项目。

  生产笔尖钢究竟难在哪里？福建青拓实业股份有限公司党支部书记、总经理孙勇伟解释道，别看就是一个小小的圆珠笔头，生产却需要20多道工序，球座体的5条引导墨水沟槽加工精度要达到千分之一毫米；笔头如碗口状的关键部位尺寸精度要求为2微米，表面粗糙度要求为0.4微米……极高的加工精度，对笔尖钢的性能提出了严苛要求——既能被加工设备“削铁如泥”，又不能“软烂如泥”，必须软硬适中。这给研发和生产都带来了极大的挑战。

  由于此项技术长期被国外封锁，青拓集团研发团队一无经验可借鉴，二无文献可查找，便决定大胆尝试。凭借多年深耕不锈钢领域积累的经验，他们都以为，要想保证笔尖钢具有易切削性能且不易开裂，关键是精准控制冶炼过程的温度及微量元素的配比。同时，他们决定摒弃有毒有害的铅、铋元素，创新性地添加锡元素，让笔尖钢形成环保“体质”。

  “但如何精准控制呢？我们起初毫无头绪，只能不断试验、积累数据、调整参数。那时，研发部门、生产部门的有关人员白天紧盯现场，不放过任何一个不稳定因素，晚上开会讨论、调整成分配比、拟定工艺……就这样，我们边试验、边总结，边生产、边测试、边改进。”全程参与笔尖钢研发生产工作的孙勇伟回忆起当时的艰辛，仍历历在目。

  为提高工作效率，研发部门和生产部门同时开展工作。生产人员发现问题当场解决，解决不了的就马上反馈给研发人员；研发人员下沉到一线，了解生产出现的问题并开展攻关。孙勇伟说：“生产和研发形成了一条线，而不是‘两张皮’。”

  2019年底，青拓集团第一炉环保型易切削笔尖钢出炉。“当时，我们抱着失败了重来的决心，但让我们惊喜的是，第一炉就成功了，产品各项指标达到国内中等水准。”孙勇伟兴奋地说。这增强了他们的信心。

  “如果战胜不了自己，就永远都不可能有创新。”钟盛江说，“我们不断突破自我，就算是我们的原创技术也要进行再突破、再升级。”

  “我认为，笔尖钢生产最难的地方大多分布在在2个方面：一是炼钢环节，二是轧制环节。”孙勇伟向《中国冶金报》记者介绍，笔尖钢生产与其他不锈钢生产的思维是相逆的。这个逆向表现在：从金相组织来看，通常情况下在炼钢环节应尽可能地去除夹杂物，从而得到高洁净度的钢水，但在笔尖钢生产的炼钢环节，则希望得到更多的均匀的硫化物球状组织，从而使笔尖钢更易切削。

  孙勇伟接着说，从轧制环节来看，由于添加了锡这种微量元素，对轧钢工艺尤其是轧制温度的要求更为苛刻：温度过高，易堆钢，影响产线顺行；温度过低，笔尖钢在后续工艺流程中易开裂。因此，必须精准控制轧制温度，且控制范围很窄。

  为突破这些难点，青拓集团独辟蹊径，创造性地提出了一种全新的基体合金设计、环保型易切削相设计和生产的基本工艺技术路线，同时进行全流程精益化管控。

  2020年，青拓集团成功研发出环保型易切削超纯铁素体不锈钢QF24Sn，产品直径为2.3毫米。用该产品制成的圆珠笔出墨量稳定、抵抗腐蚀能力及耐磨性能好，总体达到国内领先水平。

  “不仅如此，我们通过极具高性价比的基体合金设计，在确保抵抗腐蚀能力相当的基础上，将钼元素的添加量比国内外同种类型的产品降低了50%，极大地降低了合金成本。”青拓集团研究院长材开发部部长奚飞飞说。此举大幅度降低了笔尖钢的价格。

  直径2.3毫米的笔尖钢产品产出后，青拓集团并没有止步，而是继续创新，通过整个产业链合作和协同，2021年生产出直径为1.6毫米的笔尖钢产品，填补了国内空白。

  如今，青拓集团笔尖钢产品直径规格覆盖2.3毫米、1.6毫米、1.3毫米和1.0毫米。“虽然直径1.3毫米和1.0毫米规格产品的市场使用量不大，每年的需求只有几十吨，但我们具有了这样的研发生产实力。”奚飞飞说，“研究笔尖钢的价值不仅在于开发出了该钢种，还在于收获的技术和经验可用到其他品种的研发中。”

  “多年来，青拓集团十分注重研发实力提升和人才教育培训工作。”钟盛江表示。青拓集团2015年投资7000余万元成立青拓集团研究院，购置国内外先进研发设备80余台（套），打造了一支集产品研制、技术服务、制造管理为一体的创新团队，专门干不锈钢生产的基本工艺改进、质量提升及新产品研究开发应用。据了解，该研究院现有研发人员700余人，其中高级工程师112人。

  “创新需要大手笔，更需要包容的环境。我们具有完善的容错机制，鼓励探索，允许失败，全力营造有利于创新的良好氛围。”青拓集团人力资源部部长说，“如果没有对创新的坚守和鼓励创新的环境，员工是不敢冒这样的风险的。”

  青拓集团不断革新冶炼工艺技术，加大研发和奖励力度，对外与科研院所深层次地融合，建立产学研相配套的试验基地，解决和攻克技术难题；对内开展小革新、小发明创造，建立个人（集体）、生产部门、人力资源部三方评价认证体系。据了解，青拓集团员工每年的小革新就能为企业降本几千万元。

  “自2019年开始，青拓集团每年召开科学技术创新大会，目前共有26个项目获评一、二、三等奖。其中，笔尖钢项目当年获评为一等奖，团队获得60万元奖励。”钟盛江说。

  此外，青拓集团还通过开展校企新型学徒制培训班、实行高管学徒制度、改革岗位管理体系等方式，促进人才创新创效。

  由于笔尖钢长期被国外垄断，国内制笔企业对国产笔尖钢质量存有顾虑。“为打消他们的顾虑，我们决定采用先试后订的策略逐步打开市场，即让用户先试用，满意之后再订货。”奚飞飞介绍。

  国产笔尖钢的切削性能是否能达到国外产品水平，这是客户顾虑之所在。反映切削性能的关键指标是刀具的常规使用的寿命，即在不更换刀具的情况下全自动高速精密车床刀具切削产品的时间。经过测试，青拓集团笔尖钢切削性能好，刀具一次使用时间可达14天以上。客户自此打消了顾虑，批量订购青拓集团生产的笔尖钢。

  随后，青拓集团和客户一起到制笔公司进行产品推广试用。结果显示，用青拓集团笔尖钢生产的圆珠笔，出墨量稳定，抵抗腐蚀能力和耐磨性能均良好。

  “在售后方面，我们实行的是承包制，划分片区安排工作人员，确保如果出现质量异议，能够第一时间响应，并立即处理。不仅如此，我们还为客户提供技术上的支持。技术人员定期走访下游企业，了解客户的真实需求，为其量身定制产品和服务。”孙勇伟说道。

  凭借优越的质量、诚意十足的服务，青拓集团在笔尖钢市场后来居上，逐步打开了国内笔尖钢市场，并受到客户的一致好评。据了解，目前，青拓集团每年为下游用户供应笔尖钢500余吨，市场占有率达到25%以上。现在，青拓集团每个季度都生产笔尖钢，产品不仅供应国内市场，还出口国外，产品性能可以与国外同种类型的产品一较高下。据奚飞飞介绍，青拓集团研发生产的笔尖钢经过客户试用后订货，一举打败日本笔尖钢材料，助力用户打开印度市场。

  “今年，除了要逐步提升笔尖钢性能外，我们将在剃须刀用钢、工模具钢、冰刀用钢等关键技术上发力，持续提升不锈钢性能并降低不锈钢价格，向世界打开不锈钢领域‘中国制造’最亮丽的窗口。”钟盛江表示。

  青拓集团环保型笔尖钢，即环保型易切削超纯铁素体不锈钢QF24Sn。目前，青拓集团笔尖钢已实现批量加工各种形状的圆珠笔头，可生产直径规格为2.3毫米、1.6毫米、1.3毫米和1.0毫米的笔头。

  圆珠笔笔头分为球珠和球座体两个主要部分。其中，球珠大范围的应用碳化钨材料制造，我国不仅能满足国内需要，还能够大量出口。但托举这颗小球珠的球座体，无论是生产设备还是原材料，长期依靠进口。为打破国外垄断，青拓集团创造性地提出了一种全新的基体合金设计、环保型易切削相设计和生产的基本工艺技术路线，用Sn代替Pb、Bi作为易切削元素，不仅无毒无害，而且安全环保，并全部采用国产化设备生产，于2019年底成功生产出第一炉环保型易切削笔尖钢。同时，青拓集团依托全流程制造优势，创新合金成分设计，在确保抵抗腐蚀能力相当的基础上，钼（Mo）元素添加量比国内外同种类型的产品降低50%，使产品价格大大降低。目前，青拓集团笔尖钢国内市场占有率达到25%以上，产品广泛供应于国内外圆珠笔文具生产厂商，受到客户的一致好评。

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