发布时间:2024-08-15 13:42:21 来源: sp20240815
山西太钢不锈钢精密带钢有限公司车间一角。 新华社记者 詹 彦摄
山西太钢不锈钢精密带钢有限公司工作人员展示厚度为0.015毫米的“手撕钢”。 新华社记者 张 磊摄
0.02毫米是什么概念?比头发丝的直径还要细。
厚度为0.02毫米的钢是什么样子?薄如锡纸、平滑轻盈,可以用手轻轻撕开,又被称为“手撕钢”。
“手撕钢”可以用来做什么?从折叠屏手机、USB接口到航天压力传感器,都有它的身影,被誉为“钢铁行业皇冠上的明珠”。
为了摘得这颗“明珠”,山西太钢不锈钢精密带钢有限公司曾攻关十年,而后又以0.02毫米为起点,不断下探、持续攀登。近日,本报记者走进“手撕钢”生产一线,探究这里的最新研发应用。
0.02毫米,“摘下这颗桃”
用钢代替纸,去完成一份剪纸作品,这可以想象吗?
眼前,一幅幅惟妙惟肖的熊猫图、龙马图、肖像画再真切不过,就连熊猫身上一根根毛发都利落剪出,近看是毛茸茸的逼真效果。
怎么实现的?太钢精密带钢公司生产车间的一角,郭代弟捏起一片薄如锡纸的钢材,为了不让钢表面留下指纹,她将两面各覆上一层纸,开始了流利的剪纸动作。剪下的可是钢,剪刀一定不一般?“普通剪刀就行,我们不锈钢做得比纸都薄了。”郭代弟是当地剪纸爱好者,也是太钢职工的家属,她说,跟剪纸不同的是,手撕钢有韧性,得一剪刀一剪刀扎扎实实剪下去,无法做到像剪纸一样上下翻飞。
这比纸还薄的不锈钢,正是宽幅精密带钢箔材,厚度仅有0.02毫米,又被称为“手撕钢”,徒手就能轻易撕开。“‘手撕钢’虽薄,但同样是钢,钢材具备的高强度等特性它都有。”公司首席精密箔材工艺工程师廖席介绍。
在生产车间内,一卷卷不同规格的“手撕钢”整齐排列。这背后却有一段艰辛的研发历程。
过去很长一段时间,仅有少数国家掌握“手撕钢”生产技术,中国需求量大,却长期面临“高价买”和“卡脖子”困境,太钢精密带钢公司决定发力攻关。
一张“手撕钢”的原始钢带,厚度为0.8毫米,宽度为600毫米,长度超千米。要将钢材厚度变为0.02毫米,这个过程好比擀面皮,需要用20根轧辊来“擀”薄。每“擀”薄一次,轧辊就要重新配比一次。20个轧辊,加上锥度、凸度等变量因素,团队成员需要从上万种辊系的配比中不断摸索,稍有不慎,前功尽弃。仅在轧制这一个工艺中,他们就失败了700多次。每一次,都意味着巨大的成本。
“我们也曾怀疑,这事儿是不是就成不了?”回忆起当时的情形,廖席说,但公司总是鼓励大家不要怕,再试一次,多试一次。其实每一次都在积累数据、设备参数和操作经验,这是成功的基础。而另一方面,市场在驱动,“好技术是有市场的,我们一定要‘摘下这颗桃’”。
2018年底,第一批厚度0.02毫米、宽度600毫米的宽幅“手撕钢”下线。同类产品,国外的宽度最大为450毫米。太钢成为全球唯一可批量生产宽幅超薄不锈钢精密箔材的企业。
700多个日日夜夜,711次失败,172个设备难题,452个工艺难题……这一切,都饱含在0.02毫米“手撕钢”的平滑轻盈里。
0.015毫米,“不断往下探”
0.02毫米,是轧机设备的设计极限规格。但太钢精密带钢人没有满足于此。
1年多后,厚度仅为0.015毫米的“手撕钢”亮相了,这是当时世界上最宽、最薄的“手撕钢”。
厚度下降0.005毫米,远不是继续往下“擀”那么简单。处在庞大的轧机下,0.015毫米是一个几乎无法感知的存在。“就好像闭着眼睛在高速路上开车。”廖席解释。但为什么敢做?“因为经过0.02毫米的研发攻关,我们把材料、装备、工艺、技术都吃透了,知道轧制过程中会有什么问题,能不能再往下进行。0.015毫米‘手撕钢’已经实现了量产,在这个基础上,我们还在持续往下探。”
问题是:为什么要一薄再薄?
0.02毫米和0.015毫米,相差仅有0.005毫米,这个厚度差异在生活中可以忽略不计。但用在产品中,就能产生巨大差异。廖席举了个例子,如果用来做电池包覆膜,同样体积,0.015毫米材料的电池容量能增加17%。
在太钢精密带钢人眼里,把钢不断做薄,最大的动力还是市场需求。比如,过去许多产品采用的材料是铜箔、铝箔,但同等厚度下,钢箔是它们强度的3—4倍。所以,在保障性能的基础上,钢材可以“从厚度上做文章”。材料薄了,产品就轻了……“轻薄短小”、性能提升,用钢材取代有色金属箔材大有可为。
“轧到这么薄,可以说什么都能看见,灰尘、颗粒、杂质一清二楚。‘手撕钢’的成功研发堪称钢铁行业的小革命。”从业30多年的太钢精密带钢公司党委副书记樊中业说,“0.02毫米只是起点,从这里出发,还有一个不断更新的‘手撕钢’产品系列。”
从0.02毫米到0.015毫米,目前太钢“手撕钢”已经形成了3大类20多个系列品种,拥有不锈钢核心专利30多项。更加直观的,是“手撕钢”的市场表现。
太钢“手撕钢”产品研发出来后,该类进口产品的价格立马降了一大截,供货周期也从以前的半年缩短至1个月。太钢“手撕钢”2018年实现量产,2019年进入市场,当年产能同比增长2倍,此后一直保持增长。太钢人相信,“未来市场还会逐步释放”。这不,生产车间内,一条全新的轧机产线正在投入使用,“手撕钢”的生产能力还将继续上台阶。
超平、超薄、超硬,持续打造“天花板”
除了更薄,“手撕钢”还能做成什么样?
在实验室里,记者见到一块和手机屏幕大小相当的材料,薄如蝉翼,而且呈半透明状,光线可以轻柔地透过来——让人实在难以置信,这竟然是一片钢材。
原来,这块小小材料的表面密集且均匀分布着超200万个小孔。这些小孔肉眼很难看见,但在200倍显微镜下,一排排整齐的小孔就显形了。据介绍,这是掩膜板用膨胀合金,一种升级版“手撕钢”,是生产OLED柔性屏的主要耗材,广泛应用于智能手机的生产等。
“这就是‘手撕钢’系列里‘天花板’级别的产品了。”廖席说,钢材表面超200万个孔,差一分一毫都不行,而且生产现场不能有蚊虫、震动、尘土……稍有一点瑕疵都不能容忍,几乎是对工艺水平的极限挑战。
研发、对标、试制、反馈、改进……今年4月,这款产品终于实现量产,现已供应到全国多家客户,打破了过去高度依赖进口的局面。
对客户而言,“手撕钢”是原材料,要再加工。而客户来自各行各业,这也意味着每一批“手撕钢”产品都是个性化研发定制,要根据不同的客户需求,打造不一样的性能、表面、韧性、板形。
“新产品在新应用中不断提出新指标,推动新材料不断优化,这也大大推动了‘手撕钢’的创新研发。”廖席说,工艺的追求永无止境,没有哪种“手撕钢”产品是完全定型的,创新和研发,一直在路上。
近年来,太钢精密带钢公司明确了“三超一特”的研发方向,即超平、超薄、超硬和特种钢。“手撕钢”研发团队也从最早六七个人发展到现在30多人,平均年龄约为36岁。今年,团队里还来了00后,研发力量一点点壮大。
“钢铁业是传统行业,但我们的研发和产品直接对接市场前沿。”对这些90后、00后来说,他们做的事新鲜、有挑战、吸引人。
而对所有太钢精密带钢人来说,虽然站在行业前沿,但总是“不敢满足,不能满足”。公司总经理段浩杰说,他们最终的目标是形成高端产品产业链,包括高端的产品、团队和管理,这些首先要通过产品的研发和完善来带动实现。“‘手撕钢’未来可期,我们一直在奋斗路上。”
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