中国突破关键性技术 (中国突破技术壁垒)

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这几年,折叠屏手机越来越常见。但大家对这种手机有个担心之处,反复的打开、关上,一次次折叠,会不会什么时候就把手机给折断了?这个担心并非完全没道理。小时候玩薄铁片,铁皮最多折个几十次就断了,这就叫金属疲劳效应。

但折叠屏手机用的可不是普通的薄铁皮,他们使用的是一种特种钢材——“柔性屏钢”,又称“手撕钢”,这是一种厚度只有0.03毫米的不锈钢箔材,可以折叠20万次不变形、不断裂,平整如初。这意味什么,假设,你每天折叠手机屏幕50次的话,那么使用这种柔性屏钢的手机,寿命就长达10年。

中国再创壮举突破西方技术,中国重大技术突破再让西方惊呼

如今,这种钢材被各大手机制造商疯狂追捧,连美国的苹果公司都不得不来排队等货。

目前,山西太钢是中国唯一一家可以生产手撕钢的企业。而在他们研发成功以前,这种钢材因为太难造,要论克卖、价格比金箔还贵,核心技术也一直掌握在日本、德国等国家的企业手中。

那么,手撕钢为什么这么难造?它还有哪些重要用途?我们又是如何打破外国的技术垄断,实现反超,从被外国卡脖子,变成我们卡外国脖子的呢?

所以今天我们就来聊一聊中国手撕钢的诞生记。喜欢的朋友还恳请您点赞支持,谢谢大家。

众所周知,我国是世界最大的钢铁生产国,产量连续27年排世界第一。“世界钢铁第一是中国,第二是中国河北省,第三是中国河北省唐山市”,这句话虽然是段子,却也是一个不争的事实。

但是,中国粗钢高产量的背后,是高端特种钢材的不足,很多航空航天、铁路、军工、电子等高科技领域需要用到的高端特种钢材,仍需要从欧洲、日本、美国进口,于是,在很多人嘴里,中国钢铁工业只是“大而不强”。最典型的例子,就是曾被大V和公知们口诛笔伐的圆珠笔尖。他们老是说,中国连个小小的圆珠笔尖钢材都造不出来,还得进口,就这,还好意思说自己是工业大国?

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殊不知,圆珠笔尖所用的钢材,每年需要的量没几吨,工艺却很复杂。这项技术养活了瑞士和日本的几家中小钢铁公司。但面对舆论压力,我们也要实现生产高质量圆珠笔尖的自给自足。巧合的是,攻关的企业,正好是今天的主角——山西太钢。2012年立项;2017年成功研制出高质量的圆珠笔尖。2019年,国产圆珠笔尖完全实现进口替代,还能反向出口,差点把瑞士、日本的相关企业给逼破产。

如果说圆珠笔尖还是不那么重要的钢材,那手撕钢就完全不同了。

手撕钢,专业术语又称超薄不锈精密带钢,是一种超薄的不锈钢箔,厚度只有0.015-0.03毫米,相当于普通A4纸厚度的四分之一,三岁小孩子都能轻松用手把它撕开,因此被业界形象地称为“手撕钢”。

手撕钢不光光用来生产折叠屏手机,由于它具有超薄、高强度、高精度、表面光洁度等性能,同时还耐腐蚀、抗氧化、耐热,因此被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车、电子、家电、计算机、精密机械加工等领域,是高端和前沿制造领域不可或缺的基础材料。从某种程度上说,手撕钢技术事关国家安全。

特别是宽幅的手撕钢,简直是钢铁材料的明珠,代表着不锈钢和钢铁工业的重要方向。所以很多人称手撕钢为钢铁中的“*土稀**”。而随着中国航空航天、电子、新能源等产业的快速发展,我们对手撕钢的需求也越来越大。在山西太钢攻克之前,全国的手撕钢市场年消费量50万吨以上,主要依赖进口。

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问题是,这种技术此前掌握在日本、德国企业手中。这两国既然有了垄断地位,自然疯狂抬高价格。我国企业对该类产品的需求一直依赖进口,不仅要承受昂贵的价格,还时常遭受西方国家对我国前沿领域限制出口的“卡脖子”式技术*锁封**。

手撕钢的重要程度,一般按照厚度来划分,越薄越金贵。厚度在0.05~0.03毫米的,可用于电子精密制造,这一档对中国高价限售;厚度在0.03~0.02毫米的,可用于航天航空以及核电、军工领域,对中国严格禁售;厚度在0.015毫米的,宽幅大于400毫米,可用于核电、军工、高端电子和新能源的宽幅手撕钢,国际上也是空白,没人造的出来。

但在国家重大战略和重点新兴领域,我们却急需这种宽幅超薄手撕钢。

我国也曾尝试向日德求购手撕钢的技术,但人家怎么可能肯呢?甚至还有日本厂商放言,中国永远也别想掌握手撕钢的制造技术,中国想要用手撕钢,必须乖乖找他们日本人买。你既然造不出来,就等着被我们卡脖子吧!

但是,中国人向来不信这个邪。

2008年,山西太钢投资10亿元,成立精密带钢生产车间,简称精带车间,主攻手撕钢的研制。

不过,手撕钢的工艺真的太难了。大家想想,一块3 吨重的不锈钢板,经过退火软化和多道轧制,变身为薄如蝉翼的“手撕钢”,整个过程要保持稳定,中间不能断、不能厚薄不均,版型、表面质量等都要过关。这是何等可怕的难度?

工欲善其事必先利其器,先进的轧机设备,是能否生产出优秀手撕钢的关键,轧机对手撕钢的表面质量、厚度大小、材质稳定都起着至关重要的作用。此外,从轧制到清洗再到包装,任何一个生产环节出了错误,都会导致产品报废。

为此,太钢专门集成引进了一整套的世界顶级装备。但是,光有设备还远远不够,该如何安装?如何使用呢?全世界有经验的,只有日德两国企业,他们始终不肯分享相关数据,连轧机的轧辊怎么安装,轧辊间距怎么设置,对太钢来说都是难题,只能自己一次次试错、摸索。

2012年,精带车间投产了,但只能轧出0.1~0.5毫米的厚板,始终无法达到设计标准。而日德相关企业,此时已经可以生产0.03毫米规格的手撕钢。厂里为此又一次请来外国专家会诊,外国专家最后留下一句话:“原材料差一点点,设备差一点点,人员也差一点点,最后加起来,就差得太多了。”

自此,日德企业觉得,中国虽然进口了生产设备 ,却很难突破技术壁垒,他们数次劝说中国别再浪费时间、人力和金钱,进口我们的岂不是更省心?同时自己也暂停了0.02毫米及以下的手撕钢研发。在他们看来,只要做好技术*锁封**,中国就只能乖乖付钱,他们就可以高枕无忧,没必要再深入研发。

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然而事实证明,他们大错特错。到2016年,太钢已经积累了8年的技术经验,时机成熟,正式组建攻关团队。

项目组总结出了手撕钢需要攻克的四大难题,分别是,轧制、退火、高等级表面控制和性能控制。

整个生产流程从大的方面来说,要连续经过5条生产线:最初是冷轧生产线把厚板轧薄,再进入光亮退火线反复加热轧得更薄,再到拉伸矫平线,实现板型平整,还要通过去应力生产线消除箔材的应力,然后通过分条纵切线切割成用户需要的尺寸,最后打包完成。哪一条生产线上的哪一个设备或者工艺环节出了问题,箔材就卡住走不下去,产品报废。

先不说最难的轧制,光是一道退火程序,就把团队折磨的够呛。

在经过260米长的退火线时,由于手撕钢实在太薄,很容易出现抽带断带的问题,一被卡主就破损,每次出现破损,都要花费十几个小时修复生产线。在攻关期间,有时一周可以破个十几次。

媒体去参观厂房时,曾在主轧线的一个工位上看到一堆轧废材。从一个外行的眼光来看,这些“手撕钢”似乎并没有什么不妥。但技术人员拿起一块细细解说:“这个表面有一条细微的突起线,不仔细看是看不出来的。行内话叫‘起筋’,是一种质量缺陷,只能报废。”

“手撕钢”在外行看,难在“薄”,但内行看并不仅仅如此。不但薄,板形控制要求和表面质量要求都高到了让人惊讶的地步。整个轧制过程,犹如是在“绣花”,一不留神,就差之毫厘,失之千里。在上料区域,一排排准备上机的每根轧辊上,都套着一个纸袋。这是因为辊子上但凡有一粒灰尘,就可能导致板卷的轻微变形。所以这些轧辊每次用完,都得经过精心修磨,还要花半小时清洗,然后穿上厚实的“外衣”,确保纤尘不染。

在使用时,轧辊装入机架后,还必须把纸袋取出。别以为摘下纸袋是个简单动作,有规定的作业手势,唯恐一些轻微的磕碰,对轧辊造成伤害。此外,还得时不时用细砂皮反复打磨套筒,一边打磨一边不停地用手抚摸套筒周身,好像是在给套筒做“按摩”,而且这个过程不能带手套。因为如果带手套去摸,一些细小的毛粒就感觉不到。而套筒表面不能有丁点突起或者毛粒,否则一卷曲,一个钢卷可能就废了。

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大家看,这就是手撕钢,就得这样精心伺候着。“手撕钢”不像普通产品,质量差一点还可以降级使用,但它是直接报废,只能一次性做到成功。这也就难怪业界把手撕钢称作是“艺术品”了。

就这样,太钢经过两年多的攻关,攻克了175个设备难题和452个工艺难题,经历了700多次失败后,从4万种排列组合中,总结出了性价比最高的生产工艺流程。

2018年,太钢终于成功实现了手撕钢的量产,而且,他们的手撕钢厚度达到了0.02毫米,超过了日德的0.03毫米,而且宽度在600毫米以上,是当时世界上最先进的宽幅手撕钢,即便是日、德也远远不及。至此,我们终于打破了国外的技术*锁封**,反杀日德,成为世界第一。

中国有个“发达国家粉碎机”的外号,就是因为所有高精尖产品,一旦被中国量产,就能干成白菜价。不过,手撕钢无论如何也变不成白菜,它的价格依然不便宜。现在一张A4纸大小的手撕钢就价值400元,一克就高达6元,这个价格已经相当于白银的价格,是普通不锈钢的百倍以上。但是,以前被日德垄断的时候,那可是价比黄金!更何况山西太钢的产品精度更高,品质更好,远超日德同类产品,价格还这么便宜。可见以前日德企业定价是何等丧心病狂。

如此物美价廉的产品,一经推出便受到了市场的热捧,订单纷至沓来,已经排到了一年以后,太钢的员工每天都在加班加点生产。苹果、华为等手机厂商也纷纷找上门来,抢着和太钢签下订单。据中国钢铁网报道,美国苹果公司在疫情期间,加急从太钢抢购走了12吨手撕钢。

如今,太钢已经占据了手撕钢的7成市场。曾经躺着赚钱的日德厂商急疯了。价格一降再降也没用,他们还动起了歪脑筋,想以交流合作的名义,从太钢手上获取宽幅手撕钢的技术,但没能得逞。

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不过,山西太钢也吸取了日德的教训,技术创新向来是不进则退,决不能躺平摆烂,被他人赶超。0.02毫米曾被认为是手撕钢的极限厚度,那么有没有可能,再薄一点呢?

有一家知名的新能源企业主动联系太钢,希望可以开发出一种厚度0.015毫米、宽度400毫米以上的钢箔,用于汽车电池。

再降0.005毫米,这对太钢来说,需要成千上万次试验。但是,2021年9月,他们再一次成功了。太钢成功研制出了厚度0.015毫米,实际宽度600毫米的手撕钢,打破了自己创造的记录。

2021年12月27日,山西太钢获得中国工业大奖——该奖项被誉为中国工业的“奥斯卡”,是目前我国工业领域的最高奖项。

除了手撕钢,山西太钢还有很多高端不锈钢产品,比如用于航天航空领域的碳纤维、港珠澳大桥上使用的双相不锈钢、用在航空母舰飞行甲板上的超级钢等等。

对世界工业领域来说,不管是什么好的创意,到了设计制造阶段,都离不开材料的限制。而钢铁作为工业最基础的材料,也是应用范围最广泛的重要材料。目前,有很多领域的高端特种钢材,只有我国能够生产。日本、德国、美国、俄罗斯等国家还都处于试验阶段,这无疑表明了我国科技水平越来越高,而山西太钢在不断提升产业链的生产水平,加强自主创新的能力,为我国实现现代化强国做出了极大贡献。

我们相信随着中国的不断发展,科技的不断进步,未来我们会见证更过的中国技术打破外国垄断和*锁封**,引领全球。

好啦,那么今天就到这里,我们下期视频不见不散,谢谢大家。