圓珠筆如今有*國可造，難度相當于造航母，為何我國堅持要鉆研？

改革開(kāi)放*0年，我國已迅速成長(cháng)為世界上唯一擁有全部工業(yè)門(mén)類(lèi)的工業(yè)大國?？稍诤芏喙谥羞B小小的圓珠筆芯我國都制作不了，每年需要進(jìn)口近*00億支。這是真的嗎？

小小筆尖球，與眾大不同

19**年，來(lái)自匈牙利的拉迪斯洛·比羅兄弟生產(chǎn)第一款商品化圓珠筆——Biro圓珠筆。多年來(lái)經(jīng)過(guò)美國、法國、日本等國企業(yè)的改良，圓珠筆已經(jīng)取代鋼筆成為人們最主要的書(shū)寫(xiě)工具。

圓珠筆作為我們日常工作學(xué)習的必備用品，看似簡(jiǎn)單，實(shí)則內藏玄機。區別于毛筆、鋼筆等傳統書(shū)寫(xiě)工具，圓珠筆最明顯的特征便是它的筆頭，即筆尖圓珠。

這枚小小的筆尖圓珠不僅要防止墨水干燥凝結，還要利用與書(shū)寫(xiě)表面的摩擦力自由旋轉，進(jìn)而將墨水流暢連續的書(shū)寫(xiě)到紙面上。這就決定了圓珠筆尖制作的工藝要求。

其一，圓珠需要恰當地嵌合在筆尖內部的卡座里面。

通過(guò)研究圓珠筆內部結構可知，圓珠需要能在卡座內實(shí)現**0度自由旋轉，同時(shí)又不能從筆尖處脫出。這就決定了圓珠筆頭的內部結構的復雜和制造工藝精密。

圓珠筆筆嘴口部直徑為2.*毫米，常規球珠直徑分為0.*、0.7或1毫米三種。而在筆尖防止圓珠脫出的“碗口”部位，其厚度不能超過(guò)0.1毫米。

各個(gè)零配件尺寸極小且配件間需要嚴密裝配。

圓珠筆尖的結構除卻球珠和卡座之外，筆頭在與墨水倉的連接處還裝配有彈簧進(jìn)行先期引流。

在座體0.*-0.*毫米的空間內還需雕刻出*條溝槽為墨水再度導流，確保球珠可以均勻地涂抹墨水。

由此可見(jiàn)，因為圓珠筆尖的尺寸和內部結構，導致其制作工藝要求極高，一個(gè)小小的圓珠筆頭往往需要20多道工序才能完成制作。

這便要求加工機床需以2微米，即頭發(fā)寬度的二十分之一，為單位對筆頭內部結構進(jìn)行精細加工。

其二，圓珠材質(zhì)需要堅固耐磨。

因為筆尖圓珠長(cháng)期承受來(lái)自墨水和書(shū)寫(xiě)表面的雙重壓力，并需要經(jīng)受很多摩擦。這就需要圓珠材質(zhì)堅固耐磨，性質(zhì)穩定。目前市場(chǎng)上，圓珠的主流材質(zhì)是碳化鎢和特制不銹鋼。

綜合以上兩點(diǎn)，看起來(lái)平平無(wú)奇的圓珠筆頭絕對是“別有洞天”。生產(chǎn)小小的圓珠筆芯不僅要求制造企業(yè)有微米級精細加工的能力，同時(shí)需要掌握新材料的研發(fā)和生產(chǎn)能力。

而之所以會(huì )出現我國文具企業(yè)每年進(jìn)口大量圓珠筆頭的現狀，是因為我國在精細加工能力和新材料研制上的短板限制了圓珠筆的自主生產(chǎn)。

其中尤以筆尖鋼這一材料的研發(fā)對產(chǎn)能的限制最大。

煉鋼千千萬(wàn)，品質(zhì)不入流

根據2021年國家工信部披露的數據，2020年我國鋼鐵材料產(chǎn)量依然達到驚人的*2.7億噸，我國鋼產(chǎn)量穩居世界第一。

去年全年我國生產(chǎn)鋼材1*.*億噸，粗鋼10.*億噸。值得注意的是全年出口鋼材***7.1萬(wàn)噸，較19年下降1*.*%；鋼材進(jìn)口量反而增加到202*.*億噸，大幅增長(cháng)了**.*%。

可能有人會(huì )問(wèn)：明明中國已經(jīng)成為全球頭號產(chǎn)鋼大國，為什么還要進(jìn)口這么多外國鋼材？這便與我國鋼鐵產(chǎn)品數量多而品質(zhì)低劣，企業(yè)數量多，但水平低下的現實(shí)有關(guān)。

盡管以寶鋼、河鋼為代表的中國鋼企在2020年度世界十大鋼企中占據半壁江山，但我國鋼企盈利能力遠低于歐美日韓等國的鋼鐵企業(yè)。

據中國鋼協(xié)公布的數據，2020年中國鋼企平均銷(xiāo)售利潤率僅為*.*%，而日韓等國的鋼企平均利潤率均在*%-9%之間。結合我國鋼企員工更多的現狀，表明在人均產(chǎn)出和工藝上國外鋼企明顯優(yōu)于我國。

而在鋼企員工的待遇上國內國外同樣差距顯著(zhù)。如日本的神戶(hù)制鋼普通工人的月工資就能達到*7萬(wàn)日元，折合人民幣2.*萬(wàn)元，而2020年國內鋼企員工平均月工資不足7000元人民幣。

造成如此情況的原因是我國產(chǎn)鋼多以附加值較低的低級鋼材為主。如神戶(hù)特鋼這樣的歐美日韓鋼企，憑借經(jīng)驗和技術(shù)優(yōu)勢，早已實(shí)現了產(chǎn)業(yè)升級，特種鋼才是歐美日韓鋼企的主要產(chǎn)品。

所謂特種鋼指的是合金鋼，便是在鍛造鋼材時(shí)在鋼水中加入一種或多種微量元素進(jìn)行混合煅燒。利用這種方法企業(yè)可以燒制出具有不同結構，擁有特殊性質(zhì)的特殊鋼材。

這些有特殊物理、化學(xué)或工藝性能的特種鋼廣泛應用在機械加工、精密儀器制造、電子元器件等領(lǐng)域。然而因為工藝和研發(fā)上投入的不足，我國鋼企能生產(chǎn)的特種鋼有限，處于“國際供應鏈的最下游”。

據統計我國特種鋼產(chǎn)量每年約有7000萬(wàn)噸，領(lǐng)先世界，但出口額僅占全球*%。就是因為我國特種鋼品質(zhì)低，水平差只能滿(mǎn)足國內部分需求，沒(méi)有國際競爭力。

甚至在世界鋼材市場(chǎng)還出現了頗為諷刺的進(jìn)出口循環(huán)，即中國鋼企向日韓出口低端鋼，日韓鋼企將其重新煅燒為特種鋼并出口歐美和我國，歐美企業(yè)再將之加工制成精細零件出口給中國進(jìn)行最后組裝。

依照日本鋼鐵企業(yè)聯(lián)盟的說(shuō)法，2020年我們要從日本進(jìn)口近*00多萬(wàn)噸的特種鋼。進(jìn)口數量近些年均以超過(guò)10%的速度上漲。

我國忍受著(zhù)巨大的環(huán)境污染，以低廉的價(jià)格對外出口鋼材，再用遠超收益的價(jià)格進(jìn)口特種鋼和金屬配件。如此一來(lái)不僅令我國企業(yè)，更令我國受到了國際貿易“新剪刀差”的多層盤(pán)剝。

上文中提及的筆尖鋼——特制不銹鋼即屬于我國尚未攻克的“特種鋼”。

雖然我國早在19**年就建立了第一個(gè)圓珠筆廠(chǎng)家上海豐華圓珠筆廠(chǎng)，但是受困于原材料需要進(jìn)口，產(chǎn)能受限，我國圓珠筆產(chǎn)業(yè)始終發(fā)展緩慢。

國內諸多鋼企研究多年，均未能攻克“圓珠筆珠”的煅燒配方之謎。因此我國文具企業(yè)每年不得不以1*00萬(wàn)美元的價(jià)格從瑞士和日本兩國高價(jià)進(jìn)口圓珠筆頭或筆尖鋼。

為了實(shí)現我國企業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級并扭轉我國特種鋼材“受制于人”的尷尬情況，中央政府在2011年就啟動(dòng)了圓珠筆產(chǎn)品核心部件和原料國產(chǎn)化的項目。

在六千萬(wàn)人民幣專(zhuān)項資金和眾多研究所的協(xié)助之下，我國在墨水和精細加工工藝上取得不少突破，并在201*年通過(guò)“十二五”計劃的項目驗收。但在筆尖鋼生產(chǎn)上我國企業(yè)缺乏突破性進(jìn)展。

201*年在山西太原召開(kāi)鼓勵企業(yè)實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級的會(huì )議上，總理號召?lài)鴥蠕撹F企業(yè)研究更具利潤和市場(chǎng)潛力的模具鋼，也就是特種鋼，逐步淘汰利潤薄弱、內卷不斷的落后產(chǎn)能。

難若造航母，太鋼終制成

通過(guò)上文敘述，我們了解到圓珠筆頭的制作涉及到精細加工和新合金新材料的研制這兩個(gè)方面。某種意義上說(shuō)從零開(kāi)始摸索圓珠筆頭的制造難度和研制航母不相上下。

其一，都需要極為精細的加工工藝。圓珠筆頭的精細加工自然無(wú)需多言。航空母艦上如船舶發(fā)動(dòng)機、螺旋槳葉片、戰機升降臺等關(guān)鍵模塊都需要精細加工。

我們單以螺旋槳為例。為了有效增加船艦的航速，減少螺旋槳在水下旋轉中的動(dòng)力流失，螺旋槳表面會(huì )有很多弧度。

每一處弧度都是無(wú)數次實(shí)驗的結果，螺旋槳表面的弧度都有嚴格的設計。航母的螺旋槳葉片有數米長(cháng)，弧度的打磨誤差不能超過(guò)20微米，較圓珠筆頭更加嚴格。

其二，都需要先進(jìn)的材料科學(xué)。

不僅僅是筆尖圓珠的材料需要堅固耐磨，航空母艦的艦體，特別是甲板的材質(zhì)絕非尋常不銹鋼就能勝任。單說(shuō)航空母艦甲板用鋼，其屈從度需要達到**0Mpa,而普通民用船鋼材僅有2*0Mpa。

這里說(shuō)的屈從度指的是鋼材承受沖擊后恢復原狀的彈性極限。因為要長(cháng)期起降數十噸重的飛機，航母甲板需要承擔巨量的壓力并迅速恢復原狀。這就決定了航母甲板鋼材要有較好的彈性。

航母的船體用鋼一直是美俄等國軍工工業(yè)的核心機密，根本不愿外泄。我國鞍鋼也是通過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)才成為全球第三個(gè)鍛造高檔船體結構板的鋼鐵企業(yè)，讓我國航母用上中國甲板。

而筆尖圓珠材料之所以長(cháng)期未被我國鋼企攻克，除了難如造航母的技術(shù)外，同時(shí)也有圓珠原材料市場(chǎng)規模小的現實(shí)原因。

2020年我國對外出口圓珠筆*7.*億支，世界第一，僅進(jìn)口了1.92億支。

同時(shí)人口眾多的我國消費了世界最多的圓珠筆?？梢哉f(shuō)掌握了中國圓珠筆珠企業(yè)就控制了整個(gè)世界的圓珠筆供應。

所以上文中每年進(jìn)口筆尖鋼的1*00萬(wàn)美元可以等同于全球筆尖鋼的市場(chǎng)總額，筆尖鋼市場(chǎng)規模小，綜合盈利能力有限。這也是現今僅有瑞士、日本和中國這三個(gè)國家完全掌握其制造工藝的原因。

面臨如此的艱困處境，太原鋼鐵集團挺身而出，主動(dòng)承接研制筆尖鋼的研發(fā)工作。之所以敢于承接這樣的“雞肋”，是因為太鋼實(shí)乃我國特種鋼領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。

盡管在企業(yè)規模和鋼材產(chǎn)量上，太鋼都排在寶鋼、河鋼和鞍鋼之后，但是在特種鋼領(lǐng)域太鋼常年占據國內第一的寶座。

太鋼出產(chǎn)的鋼材以高端的火車(chē)輪軸鋼、合金模具鋼、軍工鋼等高附加值特種鋼材為主，有著(zhù)豐富的特種鋼材研制經(jīng)驗。

太鋼方面的項目負責人，集團高級工程師王輝綿在回憶當年的攻關(guān)經(jīng)歷時(shí)表示：2011年剛剛接到集團任務(wù)時(shí)，他們就把開(kāi)發(fā)新型特種鋼作為破解這一難題的最優(yōu)解。

通過(guò)檢驗進(jìn)口筆尖鋼的化學(xué)成分，攻關(guān)團隊掌握了添加的元素種類(lèi)，但是對投放時(shí)機和計量缺乏了解。對任何鋼鐵企業(yè)而言，煅燒特種鋼時(shí)添加微量元素的時(shí)機、順序和計量都是絕對的商業(yè)機密。

整個(gè)過(guò)程稍有差池就會(huì )造成整批鋼材內部結構和性能特質(zhì)的根本不同。為了達成目標，王輝綿團隊只能用最原始的辦法——實(shí)驗。在接下來(lái)的數年中，王輝綿團隊都在失敗與沮喪之中艱難摸索。

攻關(guān)團隊針對配方一項項地進(jìn)行不同配比的實(shí)驗，為了平衡鋼材各項技術(shù)指標王輝綿反反復復進(jìn)行不下百次的煅燒。

我們以筆尖鋼的堅固耐磨的特性為例。王輝綿團隊為了達成這一特性在煅燒鋼材時(shí)加入不少企業(yè)的“保密配方。然而因為加入添加劑的方式不正確，導致出品鋼材過(guò)于堅硬，甚至無(wú)法切割加工。

為了破解這一難題，攻關(guān)團隊嘗試了多種辦法。他們時(shí)而調整添加微量元素的鋼水溫度，他們時(shí)而調整添加劑的物理形態(tài)。

最后終于摸索出將粉末狀的添加劑與特定溫度下鋼水相融合的辦法，這才平衡鋼材堅固耐磨和便于加工切割的特性。

都說(shuō)“功夫不負有心人”，經(jīng)過(guò)*年艱苦研究的王輝綿團隊成功鉆研出鍛造筆尖鋼的配方和煅燒工藝。

經(jīng)過(guò)多次的大規模試生產(chǎn)，國產(chǎn)的高性能筆尖鋼在2017年成功面世。太鋼在收獲眾多國內訂單的同時(shí)，也為中國彌補該領(lǐng)域的空白。中國成為繼日本和瑞士之后第三個(gè)掌握筆尖鋼生產(chǎn)的國家。

掙脫“卡脖子”，升級始前行

單純從經(jīng)濟利益的角度講，筆尖鋼研發(fā)有小題大做，牛刀殺雞之嫌。但倘若我們打開(kāi)格局，拉高視野便會(huì )發(fā)現，攻克小小“筆尖鋼”是我國實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級和擺脫關(guān)鍵領(lǐng)域“卡脖子”事業(yè)的開(kāi)始。

近些年來(lái)，華為和中興等高科技企業(yè)被美國政府肆意制裁。一切都是源于美國在尖端電子芯片的制造領(lǐng)域享有技術(shù)霸權，可以對全世界的芯片及制造領(lǐng)域實(shí)現“卡脖子”。

忽視研發(fā)，滿(mǎn)足現狀，奉行做不如買(mǎi)的拿來(lái)主義。如此等同于將企業(yè)，甚至是國家的命運雙手遞到他人手里，怎么能不隨意任由他人拿捏？所以我國開(kāi)始了轟轟烈烈的技術(shù)自給化運動(dòng)。

立項研發(fā)筆尖鋼，實(shí)現圓珠筆關(guān)鍵零件國產(chǎn)化只是一個(gè)開(kāi)始，國家此舉其實(shí)有著(zhù)深刻而長(cháng)遠的思考。

一來(lái)，促進(jìn)我國文具產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

實(shí)現筆尖鋼的國產(chǎn)化，極大地解放我國文具企業(yè)的生產(chǎn)力。同時(shí)由于國產(chǎn)筆尖鋼價(jià)格低廉，為了保住市場(chǎng)份額，日本和瑞士的鋼材企業(yè)紛紛下調了對我國出口鋼材的價(jià)格。

日本的一家企業(yè)就將每噸筆尖鋼的售價(jià)從12.*萬(wàn)美金/噸降為9萬(wàn)美金/噸。此舉大大增強我國文具企業(yè)及相關(guān)企業(yè)的利潤空間。凡此種種均為我國文具企業(yè)的全面爆發(fā)創(chuàng )造有利的條件。

二來(lái)，促進(jìn)我國材料科學(xué)的發(fā)展。

新材料科學(xué)是國際公認的下一個(gè)“藍海產(chǎn)業(yè)”。得益于材料科學(xué)的發(fā)展，如曲面屏幕、折疊屏手機等高科技產(chǎn)品得以跨出實(shí)驗室，走向消費者。

太鋼在筆尖鋼領(lǐng)域的創(chuàng )新和收獲將鼓勵其他“夕陽(yáng)”企業(yè)放棄“內卷式”的低效競爭，轉而加大研發(fā)投資。

此舉既有利于我國企業(yè)掌握新興領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也能幫助更多“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”的企業(yè)早日實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級，消化過(guò)剩產(chǎn)能。

如在國家這一系列政策的激勵下，太鋼在攻克筆尖鋼之后又再接再厲地研發(fā)國產(chǎn)的“手撕鋼”。

這種“手撕鋼”鋼材厚度僅為0.01*至0.02毫米。這種鋼在航天航空，計算機制造和精密儀器等領(lǐng)域被廣泛使用。過(guò)去我國只能進(jìn)口，太鋼此舉再度為我國解決一個(gè)“卡脖子”難題。

三來(lái)，促進(jìn)了我國精密檢測設備和精密加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圓珠筆的國產(chǎn)化運動(dòng)涉及到很多精細加工和精密檢測，過(guò)去我國在這一領(lǐng)域有諸多空白。借著(zhù)這股東風(fēng)，我國精制加工和部分精密檢測設備領(lǐng)域也得到突破性的發(fā)展和提升。

不得不說(shuō)高端數控機床同樣是我國又一“卡脖子”領(lǐng)域。截止到2020年我國的高端數控機床國產(chǎn)自給率僅為10%，每年需要從美國、德國、日本，甚至臺灣地區大量進(jìn)口。

精密檢測儀器領(lǐng)域對外依存度也非常高，如坐標測量?jì)x、質(zhì)譜儀、液相色譜儀等檢測儀器我國產(chǎn)品長(cháng)期處于低端水平，國內科研需要主要依靠進(jìn)口。以上領(lǐng)域都是我們未來(lái)需要突破的方向。

由此可見(jiàn)，一個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)突破往往可以實(shí)現產(chǎn)業(yè)間的連鎖反應，促進(jìn)更多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。唯有掌握核心技術(shù)，方可掌控自己的命運和發(fā)展軌跡！