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解碼“百煉鋼做成了繞指柔”

發布時間:2022-11-16 16:30:00來源: 人民日報

 

  2020年5月12日,習(xi) 近平總書(shu) 記來到太鋼不鏽鋼精密帶鋼有限公司考察調研。在生產(chan) 車間,總書(shu) 記拿起一片“手撕鋼”——厚度僅(jin) 為(wei) 0.02毫米的不鏽鋼箔材,用手指輕輕扭折了一下,稱讚說:“百煉鋼做成了繞指柔。”總書(shu) 記指出:“產(chan) 品和技術是企業(ye) 安身立命之本。希望企業(ye) 在科技創新上再接再厲、勇攀高峰,在支撐先進製造業(ye) 發展方麵邁出新的更大步伐。”

  從(cong) “百煉鋼”到“繞指柔”,這背後,究竟有著怎樣的故事?

  一

  你見過比A4紙的1/4還要薄的不鏽鋼嗎?這種不鏽鋼產(chan) 品看上去像錫箔紙一樣,用手即可輕輕撕開,被稱為(wei) “手撕鋼”。它的厚度僅(jin) 為(wei) 0.02毫米,廣泛應用於(yu) 航空航天、醫療器械、精密儀(yi) 器、新能源、5G通信等高精尖端設備製造行業(ye) 。

  中國是不鏽鋼生產(chan) 大國,也是消費大國。然而,不鏽鋼“皇冠”上的“明珠”——厚度僅(jin) 為(wei) 0.02毫米的軟態不鏽鋼精密箔材,卻一度受到購買(mai) 限製。

  2018年之前,這一規格產(chan) 品全世界隻有少數國家可以生產(chan) 。中國每年需要花費巨資進口。可是,即便是高昂的價(jia) 格,依然不能買(mai) 到最好的。國外隻允許對我國出口厚度超過0.03毫米的“手撕鋼”,且供貨難以保障。

  要知道,對於(yu) 精密行業(ye) 的精密產(chan) 品,即使0.01毫米的差距,也是一個(ge) 重要的技術檔次。

  有國外企業(ye) 甚至下了結論:“中國永遠造不出0.02毫米的“手撕鋼”!”

  這不是中國人的性格,更不是中國鋼鐵企業(ye) 的風格。最終,這一極難完成的使命,落在了中國寶武太鋼集團(以下簡稱太鋼)肩上。

  地處山西太原的太鋼,前身為(wei) 西北煉鋼廠,始建於(yu) 1934年。新中國成立後更名為(wei) 太鋼,是我國最早研製與(yu) 生產(chan) 不鏽鋼的企業(ye) ,長期專(zhuan) 注發展以不鏽鋼為(wei) 主的特殊鋼。

  2008年,太鋼投資10億(yi) 元,在精密帶鋼公司上馬了當時國內(nei) 僅(jin) 此一套的不鏽鋼精密帶鋼生產(chan) 線,集成引進了當時世界上頂級的設備,軋機設計極限規格最薄即為(wei) 0.02毫米。

  之後的安裝,以及機械、電氣、生產(chan) 等工序的調試階段,均由跟蹤上門的外國專(zhuan) 家全程指導。

  2012年,精密帶鋼線如期投產(chan) 。

  各工序、各流程都知道有難度,卻沒有想到難度如此巨大。一輪又一輪付出了極大努力,卻依然沒能收獲大家盼望已久的成果,最終隻能軋製出以0.3毫米為(wei) 主、規格在0.1—0.5毫米之間的厚板,始終無法達到設計標準。

  目標很美好,現實卻很殘酷。

  外國專(zhuan) 家時而認為(wei) ,是設備安裝時精度不夠的原因;時而又推測,是所選材料精度不夠的結果。

  2010年,剛剛24歲的段浩傑一入廠,就一頭紮進“手撕鋼”的攻堅中。12年來,他一直與(yu) 這條軋線“捆”在一起。如今,段浩傑已成長為(wei) 精密帶鋼研發中心主任,帶領著一群年輕人挑起“手撕鋼”研發的大梁。

  見到段浩傑時,他正從(cong) 車間匆匆趕回辦公室。他一邊摘下安全帽一邊回憶,當時針對專(zhuan) 家分析的種種“不夠”,公司也做過各種調整與(yu) 嚐試,但仍然以失敗告終。

  2014年年中,外國專(zhuan) 家在堅持了近4年後離開。臨(lin) 走時,留下一句意味深長的話:“原料差不多,人員差不多,管理差不多,然而加起來,差得就很多。”

  段浩傑親(qin) 耳聽到專(zhuan) 家的“斷言”。

  眼見研發已經失敗,又沒有了外國專(zhuan) 家,沒人再敢輕易嚐試。軋機設計極限最薄為(wei) 0.02毫米這一規格,成為(wei) 說明書(shu) 上的一個(ge) 數字,在現實中無法實現。

  當初隨著這條軋線的上馬,許多剛畢業(ye) 的年輕人懷揣夢想而來。比如研發中心負責科技管理的郝雅麗(li) ,她比段浩傑早一年進入精密帶鋼公司,今年同為(wei) 36歲。“手撕鋼”研發團隊成員大都是1986年之後出生的年輕人。

  研發室裏,軋機旁,他們(men) 曾躍躍欲試,激情飛揚,然而現在,他們(men) 的心情跌至穀底。

  理想,是否就此擱淺?

  二

  轉眼就到了2016年。這年2月下旬,新一任領導在寒風中走馬上任。

  不用說,精密帶鋼公司新的當家人“受命於(yu) 危難之中”。掛牌7年,虧(kui) 損7年,是公司的現狀。

  也因此,集團給的指標是,實現利潤1元。

  如何重啟?生產(chan) 車間裏,世界一流的高端設備,卻在按部就班生產(chan) 著一些沒有市場競爭(zheng) 力的“大路貨”。對此,每個(ge) 人的內(nei) 心都不是滋味。

  這一流的好設備,潛能真的全部挖掘出來了嗎?好設備,必須派上大用場!新領導迅速做出決(jue) 定——重新回到“手撕鋼”研發上!

  然而,通往“手撕鋼”大門的鑰匙在哪兒(er) ?

  與(yu) 段浩傑、郝雅麗(li) 同齡的廖席,是精密帶鋼公司首席精密箔材工藝工程師。大學裏,他所學專(zhuan) 業(ye) 與(yu) 不鏽鋼工藝並不相關(guan) ,卻已在“手撕鋼”項目上奮戰了10個(ge) 年頭。他清楚地記得那個(ge) 上午,廠領導召集技術、軋機等工序相關(guan) 人員,與(yu) 用戶一起召開了專(zhuan) 題對接會(hui) ,下午就開了啟動會(hui) 。廠領導對大家提出要求:繼續攻關(guan) ,生產(chan) 出中國自己的“手撕鋼”!

  這一國家使命,他們(men) 能擔得起嗎?

  與(yu) 太鋼動輒幾千人的大廠相比,精密帶鋼公司是個(ge) 小廠,總共隻有200多名員工。因此,這個(ge) 要求一提出,很快就掀起“軒然大波”。

  但是,新領導班子依然“霸道”地拍板了。支撐這“霸道”的底氣,還是那套世界一流的設備。

  很快,全廠從(cong) 設備入手,開啟了破譯“手撕鋼”密碼之路。首先是全麵清理“帶鋼通道”,將堿液循環箱內(nei) 的汙垢清除得幹幹淨淨;又花了120萬(wan) 元將軋機油更換;軋機刮油輥也由兩(liang) 個(ge) 月更換一次縮短到半個(ge) 月。

  從(cong) 此,設備功能精度、工藝技術精度雙管齊下的“雙精度管理”,在精密帶鋼公司全麵推行開來。

  外國專(zhuan) 家的話言猶在耳。團隊對所有工序摒棄“差不多”思想,從(cong) 設備、材料、工藝、人員等方麵,一個(ge) 環節一個(ge) 環節摳。

  一張“手撕鋼”的原始鋼帶,厚度為(wei) 0.8毫米,寬度為(wei) 600毫米,長度超千米。到成為(wei) 厚度為(wei) 0.02毫米、寬度為(wei) 600毫米的成品,要攻克軋製、退火、高等級表麵控製和性能控製四大技術難題,經過冷軋、光亮退火、拉伸矯平、去應力、分條縱切線切割5條大的生產(chan) 線。

  “一輪下來,涉及100多個(ge) 員工,大小20多道工序,輪戰一個(ge) 月。”廖席說。

  目標很難,生產(chan) 線很長。哪一個(ge) 環節出問題,就得從(cong) 頭再來。

  先是換原材料,一樣樣嚐試後,從(cong) 普通電子產(chan) 品的基礎材料轉為(wei) 特殊品種的材料生產(chan) 。

  又遇穿孔。多次觀察研究,為(wei) 材料中雜質所致,最終追溯到上遊,從(cong) 冶煉工序剔除。

  進入軋製。從(cong) 0.8毫米到0.02毫米,相差0.78毫米。這個(ge) 厚度,在生活中幾乎可以忽略。然而對“手撕鋼”而言,卻是一條漫長而艱難的“路途”。一張“手撕鋼”從(cong) 厚到薄,猶如“擀麵皮”,要0.1毫米、0.1毫米往下“擀”。那根“擀麵杖”,是由20根軋輥組成的精密機器,並且有成千上萬(wan) 種排列組合方式。

  段浩傑說,“手撕鋼”研發80%的難點都集中在軋機輥係配比上。材料每“擀”薄一次,都要從(cong) 上萬(wan) 種排列組合中摸索最優(you) 的那種方式。

  精心又精細。可是,又斷帶了。

  這是在軋製工序中常常發生的問題。因為(wei) 料太薄,在穿帶中無法使用助卷工具,人員手動過程中稍微用力就會(hui) 將鋼帶扯斷。最初的時候,鋼帶每兩(liang) 天就要斷一次。常常是,好不容易軋製了100多米,卻瞬間碎成鋼末。

  與(yu) 那些粉末一樣碎掉的,還有軋機前一顆顆提著的心。

  一堆白色晶體(ti) 散落在輥係裏,清理一次得八九個(ge) 小時。

  熬到沒了脾氣。

  這是一條260米長的“道路”,小心前行中,又遇到“抽帶”。

  “就像一塊布,不展,老往中間抽。”他們(men) 這樣比喻。

  “溫度高時材料就變軟,一過輥就抽。”如今說起來,廖席還是會(hui) 忍不住眉頭一緊。

  那是2017年9月,可所有人都感受不到秋日的涼爽與(yu) 舒適,絕望的氣氛彌漫在車間裏。

  要知道,每卷不鏽鋼原料達3000米,價(jia) 值10萬(wan) 元。心疼啊!

  “幹不下去了!”廖席說,“浪費不起啊!”

  了解到情況後,廠裏適時推出“容錯”機製,給每個(ge) 研發人員一定的失誤次數和產(chan) 品米數,同時鼓勵員工,完成1噸合格的“手撕鋼”,考核時按普通產(chan) 品的75—100倍計產(chan) 。

  士氣,一下又提了起來。

  廠領導更是蹲在一線盯現場。

  精密帶鋼車間不大,從(cong) 南到北120米,從(cong) 東(dong) 往西160米。一度,廠裏的“一把手”就在這片小小的空間裏來回跑,一天運動步數常常達到兩(liang) 萬(wan) 步。

  “好辦法都是現場“盯”出來的。”廖席說。

  經過多次緊盯,終於(yu) 發現了抽帶的關(guan) 鍵原因。首席精密箔材電氣工程師胡尚舉(ju) 出手了,由他牽頭帶隊發明了新的技術方法,順利解決(jue) 了這一難題。

  2018年底,第一批厚度0.02毫米、寬度600毫米的寬幅軟態“手撕鋼”,從(cong) 軋機主操吳瓊手中完美下線。這個(ge) 小夥(huo) 子是位退伍軍(jun) 人,工作中心細如發,與(yu) 科研團隊完美配合。

  “手撕鋼”圓滿亮相太鋼。同類產(chan) 品,國外的寬度最高為(wei) 450毫米。因此,太鋼成為(wei) 全球唯一可批量生產(chan) 寬幅超薄不鏽鋼精密箔材的企業(ye) 。

  700多個(ge) 日日夜夜,711次失敗,172個(ge) 設備難題,452個(ge) 工藝難題……這一串串數字,深深地刻在破解“手撕鋼”密碼的那把金鑰匙裏。

  三

  從(cong) 2016年新一任領導上任重新攻關(guan) ,到第一批“手撕鋼”批量軋製成功,不到3年。

  太鋼“手撕鋼”馳名海內(nei) 外,好評如潮。

  精密帶鋼人似乎可以躺在功勞簿上歇一陣了。然而他們(men) 卻將成績悄悄清零,重上跑道,馬不停蹄地投入下一輪高端產(chan) 品的攻關(guan) 。

  “之前的成功,隻是證明太鋼有能力生產(chan) “手撕鋼”,更多的研發還在後麵。”不管是廠領導,還是研發團隊成員,都這樣說。

  “剛起步,剛上路。”段浩傑則更為(wei) 謹慎,“我們(men) 某些規格有優(you) 越性,但整體(ti) 品質還有差距,畢竟國外已經有了近百年生產(chan) 經驗。”

  0.02毫米厚度已是軋機設計極限,可他們(men) 偏要繼續挑戰,衝(chong) 擊0.015毫米。自然,是為(wei) 了客戶的需求。

  可是,下降0.005毫米,並不是繼續往下“擀”0.005毫米那麽(me) 簡單。處在龐大的軋機下,0.015毫米是幾乎無法感知的一個(ge) 存在,因此過程中不斷打滑。

  繼續盯,繼續論證,繼續試驗。

  2020年8月16日上午,在采用激光對軋輥進行了毛化處理等多種方法後,寬600毫米、厚0.015毫米的“手撕鋼”於(yu) 11時15分華麗(li) 亮相。

  完成這次漂亮軋製的,又是吳瓊。

  在業(ye) 界,這一厚度已是這一領域生產(chan) 技術的“天花板”。這是目前世界上最寬、最薄的“手撕鋼”。

  那麽(me) ,厚度再減0.005毫米,能改變什麽(me) ?

  直麵客戶最多的廖席是最懂產(chan) 品要求的人,他說:“如果用來做電池包覆膜,同樣體(ti) 積,電池容量能增加17%。”

  刷新紀錄的0.015毫米,再一次見證了中國鋼鐵的力量。

  “不能滿足!不敢滿足!”這是“手撕鋼”研發與(yu) 軋製團隊一直以來秉持的共識。在精密帶鋼生產(chan) 線,沒有哪一種產(chan) 品可以有“已經成熟定型”一說。同樣都是0.02毫米、0.015毫米,客戶需求不同,性能、表麵、韌性、板形便不同。對客戶而言,“手撕鋼”是原材料,要再加工。後期客戶加工過程中所有可能發生的變化,都是前期生產(chan) 中要考慮的因素。哪怕是加工後不變形這一簡單的標準,也需要從(cong) 研發到生產(chan) 的千錘百煉。

  “每一批產(chan) 品都是個(ge) 性化研發與(yu) 定製。電子產(chan) 品升級換代快,我們(men) 的工藝就要跟著變。”段浩傑說,“所以工藝上的追求永無止境。”

  2022年這個(ge) 秋天,他們(men) 正在攻克的又一個(ge) 高端產(chan) 品也有了眉目。掩膜板用膨脹合金,這也是一種升級版“手撕鋼”,是生產(chan) OLED柔性屏的主要耗材,廣泛應用於(yu) 智能手機與(yu) 可穿戴式設備上。

  與(yu) 之前生產(chan) 的“手撕鋼”相比,這款產(chan) 品在性能、板形、表麵等方麵要求更高,也是目前生產(chan) 難度係數最大的一款產(chan) 品。

  一張手機屏幕大小的掩膜板用膨脹合金,薄如蟬翼,陽光輕柔地透過來。殊不知,每張上麵竟布滿200萬(wan) —400萬(wan) 個(ge) 小孔,孔與(yu) 孔之間必須保持勻稱的距離。

  肉眼根本看不到,卻是工藝必須達到的要求。

  這種產(chan) 品,決(jue) 定著柔性屏核心工藝的技術水平。除了工藝上有極高的難度,對生產(chan) 環境更是有著極其嚴(yan) 格的要求,比如現場不能有蚊蟲,不能有震動,不能有塵土……任何一點,對於(yu) 一個(ge) 鋼鐵生產(chan) 車間來說都是非常苛刻的。

  可是,這是必須無條件執行的“硬杠杠”。成品出來後,如果表麵通過放大鏡能看到一粒塵埃,就是不合格品。

  段浩傑說,2019年至今,工藝已經打通了80%—90%,多次小批量試驗成功。

  所有環節,都在快馬加鞭地奔跑。因為(wei) ,這款產(chan) 品也遭遇了與(yu) 之前0.02毫米產(chan) 品同樣的進口限製。

  研發,對標,試製,分析客戶反饋,改進……2022年9月22日,他們(men) 再一次將試製出的產(chan) 品寄給客戶,等待反饋。

  “從(cong) 試驗的樣品看,品質已經超過外國,但不代表可以批量生產(chan) 。無論是工藝還是生產(chan) 環境,我們(men) 一直在高標準改進。”段浩傑有些驕傲,但仍保持審慎態度。說完,他便戴起安全帽,匆匆趕往車間去了。

(責編:常邦麗)

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