笔芯钢的技术瓶颈有哪些?

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中国每年要生产380亿支笔,需要用每吨12万的价格进口1000多吨生产笔头的钢材,付出外汇1500万美元。这样算下来,每枚笔头的用钢大概是0.0004美元,折合人民币2厘钱,也就是0.002元,而中国生产的圆珠笔大多属低档类,出口平均价仅为0.03美元/支,笔头用钢成本仅占总成本的1.3%。

一位钢铁材料学科研究人员向网易财经表示,圆珠笔笔头用钢的用量太小,附加值低,对于大部分企业来说完全没必要自己生产,而且市场造假山寨层出不穷,研发者得不到应有的回报。企业进口几吨就可以用很久,而且现在都是直接买笔头,因为把钢加工成笔头也是需要精密技术的,大多数圆珠笔生产厂家都没必要引进加工笔头的生产线。“就像一些廉价药一样,因为没利润,所以就索性没想过研发的事。”他坦言。

根据2015年11月央视播出的《对话》节目《圆珠笔挑战高端制造》里的数据,从日本进口一吨造高端笔尖用的钢材需要12万人民币,龙头企业一年需要860 吨,算下来也仅仅是1 个多亿,谈不上是巨大的需求。如此一看,倘若只是为了制作完全中国造的高端圆珠笔,好像并没有必要做相应的材料研发与制造。

小小笔头,研发成本有多高?

上述研究人员向网易财经表示,中国现有的技术完全可以在很早之前就研发出笔头钢,技术上是不存在问题的,因为样本材料不缺,不像军工材料那样严格保密,而且目前高温合金才是技术门槛较高的特种钢,研究难度要大于笔头钢。不过,研发笔头钢的“性价比”还是太低,很少有企业愿意这么做。对于钢企而言,一条普通生产线一天可以生产1万吨普通钢,排期是个大问题,因为中国一年的需求也仅仅是1000余吨,如果真要生产起来,一天生产的钢可能很久都用不完。此外,钢铁生产需要经历铸造、冷轧等流程,根据钢铁不同的特性,还需要调整工艺,这会极大抬高研发成本。

王辉绵说,因为开发这个产品没有可借鉴的资料,都是根据不同成分的配比从几十公斤的开始炼,各种成分加入多少这个次数没法统计了。为了找到国外守口如瓶的保密配方,必须摸索出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,设计工艺方法。根据太钢集团的说法,光最终测试都测试了十多次,那么这几年数不清实验,不知道需要花费多少钢材。一吨普通钢材的价格大概在3000~5000元不等,而生产笔头的钢材是特种钢,成本只会更高,每测试一次都是一笔不小的费用。

为了解决这个问题,国家在2011年拨款6000 万,重点打造“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”项目,其中三个子项目分别是: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。据悉,项目实施期为3 年(2011 年6 月至2014 年6 月)。按照科技部的要求,每个子项目的实施单位均需按1:2 的比例对该项目进行资金配套。这意味着,将投入1.8 亿元对圆珠笔的核心技术进行科技攻关。最终,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。2015 年3 月,该项目通过验收。2016年9月,太钢集团笔头钢试验取得成功。现在,一些笔头企业已经开始使用国产笔头钢,在未来两年有望完全替代进口。

早在1856年德国人贝斯麦就发明了底吹酸性转炉炼钢法,这种方法是近代炼钢法的开端,它为人类生产了大量廉价钢,促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷,因而其发展受到了限制。1879 年出现 了托马斯底吹碱性转炉炼钢法,它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然转炉法可 以大量生产钢,但它对生铁成分有着较严格的要求,而且一般不能多用废钢 。随着工业 的进一步发展,废钢越来越多。在酸性转炉炼钢法发明不到十年,法国人马丁利用蓄热原理,在1864年创立了平炉炼钢法,1888年出现了碱性平炉。平炉炼钢法对原料的要求不那么严格,容量大,生产的品种多,所以不到20年它就成为世界上主要的炼钢方法,直到20世纪50年代,在世界钢产量中,约85%是平炉炼出来的。1952年在奥地利 出现纯氧顶吹转炉,它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题,使质量接近平炉钢,同时减少了随废气(当用普通空气吹炼时,空气含79 %无用的氮)损失的热量,可以吹炼温度较低的平炉生铁,因而节省了高炉的焦炭耗量,且能使用更多的废钢 。由于转炉炼钢速度快(炼一炉钢约10min,而平炉则需7h),负能炼钢,节约能源,故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。

 其实130年以前贝斯麦发明底吹空气炼钢法时,就提出了用氧气炼钢的设想,但受当时条件的限制没能实现。直到20世纪50年代初奥地利的Voest Alpine公司才将氧气炼钢用于工业生产,从而诞生了氧气顶吹转炉,亦称LD转炉。顶吹转炉问世后,其发展速度非常快,到1968年出现氧气底吹法时,全世界顶吹法产钢能力已达2.6亿吨,占绝对垄断地位。1970年后,由于发明了用碳氢化合物保护的双层套管式底吹氧q而出现了底吹法,各种类型的底吹法转炉(如OBM,Q-BOP,LSW等)在实际生产中显示出许多优于顶吹转炉之处,使一直居于首位的顶吹法受到挑战和冲击。

顶吹法的特点决定了它具有渣中含铁高,钢水含氧高,废气铁尘损失大和冶炼超低碳钢 困难等缺点,而底吹法则在很大程度上能克服这些缺点。但由于底吹法用碳氢化合物冷却喷嘴,钢水含氢量偏高,需在停吹后喷吹惰性气体进行清洗。基于以上两种方法在冶金学上显现出的明显差别,故在20世纪70年代以后,国外许多国家着手研究结合两种方法优点的顶底复吹冶炼法。继奥地利人Dr.Eduard等于1973年研究转炉顶底复吹炼钢之后,世界各国普遍开展了转炉复吹的研究工作,出现了各种类型的复吹转炉,到20世纪80年代初开始正式用于生产。由于它 比顶吹和底吹法都更优越,加上转炉复吹现场改造 比较容易,使之几年时间就在全世界范围得到普遍应用,有的国家(如日本)已基本上淘汰了单纯的顶吹转炉。

传统的转炉炼钢过程是将高炉来的铁水经混铁炉混匀后兑入转炉,并按一定 比例装入废钢,然后降下水冷氧q以一定的供氧、q位和造渣制度吹氧冶炼。当达到吹炼终点时,提q倒炉,测温和取样化验成分,如钢水温度和成分达到 目标值范围就 出钢。否则,降下氧q进行再吹。在出钢过程中,向钢包中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧、合金化。然后,钢水送模铸场或连铸车间铸锭。

随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高,钢材的应用范围越来越广,同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量,扩大品种,节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下,转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展,打破了传统的转炉炼钢模式。已由单纯用转炉冶炼发展为铁水预处理——复吹转炉吹炼——炉外精炼——连铸这一新的工艺流程。这一流程以设备大型化、现代化和连续化为特点。氧气转炉已由原来的主导地位变为新流程的一个环节,主要承担钢水脱碳和升温的任务了。

炼钢流程:你好,LD为转炉,LF为钢包精炼炉,CCM为连铸。 钢炼轧厂电炉炼钢工序的生产工艺按EAF炉-LF-CCM执行,其中LF炉除了担负精炼功能外,同时在生产中起重要的组织平衡作用。针对LF炉变压器出现的突发性故障,摸索出异常情况下生产组织的新模式,即实现了EAF-CCM工艺的直接对接,为今后该生产模式应用提供了科学依据和实践经验。


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