破解“手撕鋼”密碼

你見過比A4 紙的1/4 還要薄的不銹鋼嗎？它用手即可輕輕撕開，被稱為“手撕鋼”。它的厚度僅為0.02 毫米，被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、5G 通信等高精尖端設(shè)備制造行業(yè)。從“百煉鋼”到“繞指柔”，背后有著怎樣的故事？

你見過比A4 紙的1/4 還要薄的不銹鋼嗎？它看上去像錫箔紙一樣，用手即可輕輕撕開，被稱為“手撕鋼”。它的厚度僅為0.02 毫米，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、精密儀器、新能源、5G 通信等高精尖端設(shè)備制造行業(yè)。

2020 年5 月12 日，習(xí)近平總書記來到中國寶武太鋼不銹鋼精密帶鋼有限公司考察調(diào)研。在生產(chǎn)車間，他拿起一片“手撕鋼”，用手指輕輕扭折了一下，稱贊說：“百煉鋼做成了繞指柔?！彼赋觯骸爱a(chǎn)品和技術(shù)是企業(yè)安身立命之本。希望企業(yè)在科技創(chuàng)新上再接再厲、勇攀高峰，在支撐先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展方面邁出新的更大步伐。”從“百煉鋼”到“繞指柔”，背后有著怎樣的故事？

踏上攻關(guān)之路

中國是不銹鋼生產(chǎn)大國，也是消費(fèi)大國。然而，不銹鋼“皇冠”上的“明珠”——厚度僅為0.02 毫米的軟態(tài)不銹鋼精密箔材，此前全世界只有少數(shù)國家可以生產(chǎn)，中國每年需要花費(fèi)巨資進(jìn)口。而且，國外只允許對(duì)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(duì)于精密行業(yè)的精密產(chǎn)品，即使0.01 毫米的差距，也是一個(gè)重要的技術(shù)檔次。

為了破解困局，研發(fā)“手撕鋼”的使命落在了中國寶武太鋼集團(tuán)（以下簡稱太鋼）肩上。2008 年，太鋼投資10 億元，在精密帶鋼有限公司上馬了當(dāng)時(shí)國內(nèi)僅有的一套不銹鋼精密帶鋼生產(chǎn)線，集成引進(jìn)了當(dāng)時(shí)世界上頂級(jí)的設(shè)備，軋機(jī)設(shè)計(jì)極限規(guī)格最薄為0.02 毫米。

2010 年，剛剛24 歲的段浩杰（現(xiàn)任精密帶鋼研發(fā)中心主任）一入廠，就一頭扎進(jìn)“手撕鋼”的攻堅(jiān)中。2012 年，精密帶鋼線如期投產(chǎn)，但經(jīng)過一輪又一輪的努力，最終只能軋制出以0.3 毫米為主、規(guī)格在0.1 至0.5 毫米之間的厚板，始終無法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

中國制造的“手撕鋼”

2014 年，外國專家決定離開，臨走時(shí)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，然而加起來差很多?！庇袊馄髽I(yè)甚至下了結(jié)論：“中國永遠(yuǎn)造不出0.02 毫米的‘手撕鋼’！”

破解“手撕鋼”密碼

“手撕鋼”的研發(fā)一度陷入瓶頸，直到2016 年才重啟。外國專家的話言猶在耳。“手撕鋼”研發(fā)與軋制團(tuán)隊(duì)對(duì)所有工序摒棄“差不多”思想，從設(shè)備、材料、工藝、人員等方面，一個(gè)環(huán)節(jié)一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究。一張“手撕鋼”的原始鋼帶，厚度為0.8 毫米、寬度為600 毫米、長度超千米。要做成厚度為0.02 毫米、寬度為600毫米的成品，需要攻克軋制、退火、高等級(jí)表面控制和性能控制四大技術(shù)難題，經(jīng)過冷軋、光亮退火、拉伸矯平、去應(yīng)力、分條縱切線切割5 條大的生產(chǎn)線?！耙惠喯聛恚婕?00 多個(gè)員工，大小20 多道工序，輪戰(zhàn)一個(gè)月?！本軒т撚邢薰臼紫懿墓に嚬こ處熈蜗f。

一張“手撕鋼”從厚到薄，猶如“搟面皮”。從0.8 毫米到0.02 毫米，要用由20 根軋輥組成的精密機(jī)器0.1 毫米、0.1 毫米地往下“搟”。段浩杰說，“手撕鋼”研發(fā)80%的難點(diǎn)都集中在軋機(jī)輥系配比上。材料每“搟”薄一次，都要從上萬種排列組合中摸索最優(yōu)方式。因?yàn)椴牧咸?，在穿帶中無法使用助卷工具，人員手動(dòng)過程中稍微用力就會(huì)將鋼帶扯斷。最初的時(shí)候，鋼帶每兩天就要斷一次。之后，又遇到“抽帶”問題?！熬拖褚粔K布，不展，老往中間抽?！绷蜗@樣比喻。

了解情況后，廠里適時(shí)推出“容錯(cuò)”機(jī)制，廠領(lǐng)導(dǎo)更是蹲在一線盯現(xiàn)場(chǎng)。“好辦法都是現(xiàn)場(chǎng)‘盯’出來的?！绷蜗f。經(jīng)過多次緊盯，終于發(fā)現(xiàn)了抽帶的關(guān)鍵原因。首席精密箔材電氣工程師胡尚舉出手了，由他牽頭帶隊(duì)發(fā)明了新的技術(shù)方法，順利解決了這一難題。

2018 年底，第一批厚度0.02 毫米、寬度600 毫米的寬幅軟態(tài)“手撕鋼”完美下線。當(dāng)時(shí)，國外的同類產(chǎn)品最寬為450毫米。因此，太鋼成為全球唯一可批量生產(chǎn)寬幅超薄不銹鋼精密箔材的企業(yè)。

700 多個(gè)日日夜夜、711 次失敗、172 個(gè)設(shè)備難題、452 個(gè)工藝難題……這一串串?dāng)?shù)字，深深地刻在破解“手撕鋼”密碼的那把金鑰匙里。

刷新紀(jì)錄的0.015 毫米，再一次見證了中國鋼鐵的力量

太鋼“手撕鋼”一問世便馳名海內(nèi)外，好評(píng)如潮。然而，精密帶鋼有限公司卻馬不停蹄地投入下一輪高端產(chǎn)品的攻關(guān)。

0.02 毫米厚度已是軋機(jī)設(shè)計(jì)極限，可團(tuán)隊(duì)偏要繼續(xù)挑戰(zhàn)0.015 毫米。然而，處在龐大的軋機(jī)下，0.015 毫米是幾乎無法感知的一個(gè)存在，難度可想而知。

2020 年8 月16 日上午，在采用激光對(duì)軋輥進(jìn)行了毛化處理等多種方法后，厚0.015 毫米、寬600 毫米的“手撕鋼”華麗亮相。在業(yè)界，這一厚度已是這一領(lǐng)域生產(chǎn)技術(shù)的“天花板”，也是目前世界上最寬、最薄的“手撕鋼”。

那么，厚度再減0.005 毫米能改變什么？廖席說：“如果用來做電池包覆膜，同樣體積，電池容量能增加17%。”

刷新紀(jì)錄的0.015 毫米，再一次見證了中國鋼鐵的力量。然而，“不能滿足”是“手撕鋼”研發(fā)與軋制團(tuán)隊(duì)一直以來秉持的共識(shí)。這是因?yàn)樵诰軒т撋a(chǎn)線，沒有哪一種產(chǎn)品可以有“已經(jīng)成熟定型”一說?？蛻舻男枨蟛煌?，“手撕鋼”的性能、表面、韌性、板形便不同。對(duì)客戶而言，“手撕鋼”是原材料，要再加工。后期加工過程中所有可能發(fā)生的變化，都是前期生產(chǎn)中要考慮的因素。哪怕是加工后不變形這一簡單的標(biāo)準(zhǔn)，也需要從研發(fā)到生產(chǎn)進(jìn)行千錘百煉?！懊恳慌a(chǎn)品都是個(gè)性化研發(fā)與定制。電子產(chǎn)品升級(jí)換代快，我們的工藝就要跟著變?！倍魏平苷f，“所以工藝上的追求永無止境?！?/p>

今年秋天，團(tuán)隊(duì)正在攻克的又一個(gè)高端產(chǎn)品——掩膜板用膨脹合金有了進(jìn)展。這是一種升級(jí)版“手撕鋼”，是生產(chǎn)oled 柔性屏的主要耗材，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)與可穿戴式設(shè)備上。與之前生產(chǎn)的“手撕鋼”相比，這款產(chǎn)品在性能、板形、表面等方面要求更高，也是目前生產(chǎn)難度系數(shù)最大的一款產(chǎn)品。一張手機(jī)屏幕大小的掩膜板用膨脹合金薄如蟬翼，每張上面布滿200 至400 萬個(gè)小孔，孔與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(dá)到的要求。除了工藝上有極高的難度，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境更是有著極其嚴(yán)格的要求，比如現(xiàn)場(chǎng)不能有蚊蟲，不能有震動(dòng)，不能有塵土……成品出來后，如果表面通過放大鏡能看到一粒塵埃，就是不合格品。

段浩杰說，2019 年至今，工藝已經(jīng)打通了80%至90%，多次小批量試制成功。從樣品來看，品質(zhì)已經(jīng)超過外國，但不代表可以批量生產(chǎn)。無論是工藝還是生產(chǎn)環(huán)境，我們一直在高標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)。