科技史上的今天 | 2020·8·7我國制造出全球最薄“手撕鋼”

明明是一卷鋼材，展開后卻薄如蟬翼，用手便能輕易撕開……“手撕鋼”是一種寬幅超薄不銹鋼精密箔材。2020年8月7日，太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司（以下簡稱“太鋼”）突破了軋制等工藝的極限，成功研發(fā)出厚度僅為0.015毫米的“手撕鋼”。這種鋼材是目前世界上最寬最薄的不銹鋼精密箔材，其輕盈與堅(jiān)韌并存的特點(diǎn)，使得它在新能源汽車電池制造等領(lǐng)域中大放異彩。

寬幅超薄精密不銹帶鋼應(yīng)用廣泛

在航空航天、國防、醫(yī)療器械、石油化工、精密儀器等領(lǐng)域，有一種超薄精密不銹帶鋼，以其寬幅和超薄的特性，被廣泛使用。這種鋼材因?yàn)槠涔に嚳刂齐y度大、產(chǎn)品質(zhì)量要求高，長期以來，其核心制造技術(shù)掌握在日本、德國等發(fā)達(dá)國家手中。我國在很長時(shí)間內(nèi)無法自主生產(chǎn)，只能高價(jià)進(jìn)口，每進(jìn)口1克都需要花費(fèi)數(shù)百元。

近年來，隨著航天、核電、新能源等產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)市場對(duì)這種超薄精密不銹帶鋼的需求不斷增長。但關(guān)鍵技術(shù)的受制于人，使得供需矛盾日益嚴(yán)重。為了打破這一困境，生產(chǎn)出這種厚度僅為普通打印紙1/4的鋼材，2016年，太鋼精帶組建了一支年輕的“手撕鋼”攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，這支團(tuán)隊(duì)由14名平均年齡僅30歲的成員組成。

團(tuán)隊(duì)剛剛成立，就面臨了巨大的挑戰(zhàn)。要生產(chǎn)“手撕鋼”，必須攻克軋制、退火、高等級(jí)表面控制、性能控制四大技術(shù)難題。在生產(chǎn)過程中，帶鋼通道的260米長距離是最容易出現(xiàn)問題的地方，抽帶斷帶的情況頻繁發(fā)生。每次斷帶都需要花費(fèi)十幾個(gè)小時(shí)來恢復(fù)設(shè)備，這讓團(tuán)隊(duì)成員倍感挫折，有些人甚至開始動(dòng)搖。

然而，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員堅(jiān)持下去，倡導(dǎo)創(chuàng)新和寬容失敗的理念?？蒲袌F(tuán)隊(duì)明確表示，創(chuàng)新成本不會(huì)被考核，每一點(diǎn)進(jìn)步都會(huì)得到及時(shí)的激勵(lì)。這種激勵(lì)方式極大地激發(fā)了科研人員的創(chuàng)新熱情，堅(jiān)定了他們的創(chuàng)新信心。

好鋼用在“刀刃”上

經(jīng)過兩年艱苦卓絕的努力，研究團(tuán)隊(duì)攻克了數(shù)百個(gè)設(shè)備和工藝難題，進(jìn)行了711次試驗(yàn)。他們從4萬多種軋輥的排列組合中，找到了一種能夠生產(chǎn)出厚度僅0.02毫米、寬度達(dá)600毫米的不銹鋼精密箔材的方法。這一突破性的成果使太鋼精帶成為全球唯一能夠批量生產(chǎn)寬幅超薄不銹鋼精密箔材的企業(yè)。

2020年8月，團(tuán)隊(duì)再次突破極限，成功生產(chǎn)出厚度僅為0.015毫米的“手撕鋼”。這種超薄不銹鋼箔材可以應(yīng)用于制造新能源汽車電池，為綠色能源產(chǎn)業(yè)提供了關(guān)鍵材料。正是這份堅(jiān)韌不拔、深耕細(xì)作的毅力和精神，讓太鋼擁有了應(yīng)對(duì)變局的能力和自信，最終實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)型升級(jí)的華麗轉(zhuǎn)身。

國產(chǎn)“手撕鋼”的問世，不僅占據(jù)了新技術(shù)的高地，填補(bǔ)了產(chǎn)業(yè)鏈的空白，而且改變了過去依賴進(jìn)口的局面，讓“高價(jià)買”變?yōu)椤捌絻r(jià)造”，徹底解決了“卡脖子”問題。如今，“手撕鋼”已經(jīng)廣泛應(yīng)用于傳感器、儲(chǔ)能電池等高科技領(lǐng)域。這充分證明了將好鋼用在“刀刃”上，以科技創(chuàng)新提高供給質(zhì)量，是山西太鋼乃至中國整個(gè)鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)超預(yù)期增長的重要秘訣?！笆炙轰摗痹诩夹g(shù)攻關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)制定方面的卓越表現(xiàn)，展示了中國制造的硬實(shí)力，為全球制造業(yè)樹立了新的標(biāo)桿。

0.015毫米，“不斷往下探”

0.015毫米的“手撕鋼”，是目前世界上最寬、最薄的“手撕鋼”。

厚度下降0.005毫米，遠(yuǎn)不是繼續(xù)往下“搟”那么簡單。在龐大的軋機(jī)下，0.015毫米是一個(gè)幾乎無法感知的存在?！熬秃孟耖]著眼睛在高速路上開車。”太鋼首席精密箔材工藝工程師廖席解釋。但為什么敢做？“因?yàn)榻?jīng)過0.02毫米的研發(fā)攻關(guān)，我們把材料、裝備、工藝、技術(shù)都吃透了，知道軋制過程中會(huì)有什么問題，能不能再往下進(jìn)行。0.015毫米‘手撕鋼’已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們還在持續(xù)往下探?！?/p>

0.02毫米和0.015毫米，相差僅有0.005毫米，這個(gè)厚度差異在生活中可以忽略不計(jì)。但用在產(chǎn)品中，就能產(chǎn)生巨大差異。廖席舉了個(gè)例子，如果用來做電池包覆膜，同樣體積，0.015毫米材料的電池容量能增加17%。

在太鋼精密帶鋼人眼里，把鋼不斷做薄，最大的動(dòng)力還是市場需求。比如，過去許多產(chǎn)品采用的材料是銅箔、鋁箔，但同等厚度下，鋼箔是它們強(qiáng)度的3-4倍。所以，在保障性能的基礎(chǔ)上，鋼材可以“從厚度上做文章”。材料薄了，產(chǎn)品就輕了……“輕薄短小”、性能提升，用鋼材取代有色金屬箔材大有可為。

“軋到這么薄，可以說什么都能看見，灰塵、顆粒、雜質(zhì)一清二楚?！炙轰摗某晒ρ邪l(fā)堪稱鋼鐵行業(yè)的小革命?！睆臉I(yè)30多年的太鋼精密帶鋼公司黨委副書記樊中業(yè)說，“0.02毫米只是起點(diǎn)，從這里出發(fā)，還有一個(gè)不斷更新的‘手撕鋼’產(chǎn)品系列。”

從0.02毫米到0.015毫米，目前太鋼“手撕鋼”已經(jīng)形成了3大類20多個(gè)系列品種，擁有不銹鋼核心專利30多項(xiàng)。更加直觀的，是“手撕鋼”的市場表現(xiàn)。

“手撕鋼”的天花板級(jí)應(yīng)用

在太鋼的實(shí)驗(yàn)室里，有一塊和手機(jī)屏幕大小相當(dāng)?shù)牟牧?，薄如蟬翼，而且呈半透明狀，光線可以輕柔地透過來--讓人實(shí)在難以置信，這竟然是一片鋼材。

原來，這塊小小材料的表面密集且均勻分布著超200萬個(gè)小孔。這些小孔肉眼很難看見，但在200倍顯微鏡下，一排排整齊的小孔就顯形了。據(jù)介紹，這是掩膜板用膨脹合金，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)的生產(chǎn)等。

“這就是‘手撕鋼’系列里‘天花板’級(jí)別的產(chǎn)品了?！绷蜗f，鋼材表面超200萬個(gè)孔，差一分一毫都不行，而且生產(chǎn)現(xiàn)場不能有蚊蟲、震動(dòng)、塵土……稍有一點(diǎn)瑕疵都不能容忍，幾乎是對(duì)工藝水平的極限挑戰(zhàn)。

研發(fā)、對(duì)標(biāo)、試制、反饋、改進(jìn)……去年4月，這款產(chǎn)品終于實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，現(xiàn)已供應(yīng)到全國多家客戶，打破了過去高度依賴進(jìn)口的局面。對(duì)客戶而言，“手撕鋼”是原材料，要再加工。而客戶來自各行各業(yè)，這也意味著每一批“手撕鋼”產(chǎn)品都是個(gè)性化研發(fā)定制，要根據(jù)不同的客戶需求，打造不一樣的性能、表面、韌性、板形。

“新產(chǎn)品在新應(yīng)用中不斷提出新指標(biāo)，推動(dòng)新材料不斷優(yōu)化，這也大大推動(dòng)了‘手撕鋼’的創(chuàng)新研發(fā)?！绷蜗f，工藝的追求永無止境，沒有哪種“手撕鋼”產(chǎn)品是完全定型的，創(chuàng)新和研發(fā)，一直在路上。

綜合自人民網(wǎng)、科普中國