搞定！中国终于造出圆珠笔头，有望完全替代进口。中国每年生产380亿支圆珠笔，而核心材料却高度依赖进口。特别是笔头的球座体，生产设备和原材料都掌握在日本等国手中。太钢集团耗时五年，终于生产出中国制造的笔芯。一些笔头企业已开始使用，未来两年有望完全替代进口。
图片为一只普通圆珠笔的笔芯前段碳化钨球珠，最近一则中国是钢铁生产大国，却生产不了圆珠笔头上的“圆珠”的新闻，在宁波贝发笔业生产线上，每年有30亿支圆珠笔下线，这个数字放大到全国是380亿支。作为世界上最大的圆珠笔生产国，光鲜数字的背后，却是核心材料高度依赖进口的尴尬局面。
徐君道说：“笔尖钢我们一般说的就是笔头部分。我进入制笔行业以来，笔头不锈钢材料都是从日本进来的，不仅是国内，国外的制笔材料不锈钢材料也是日本的。”
笔头分为笔尖上的球珠和球座体。目前，直径0.5-1.0毫米的碳化钨球珠我国不仅可以满足国内生产需要，还大量出口。但直径仅有2.3毫米的球座体，无论是生产设备还是原材料，长期以来都掌握在瑞士、日本等国家手中。中国每年要生产380亿支笔需要用一吨12万的价格进口1000多吨生产笔尖的钢材，付出外汇1500万美元。
这是一种来自瑞士公司的笔头一体化生产设备，生产一个小小的圆珠笔头需要二十多道工序。笔头里面有不同高度的台阶和五条引导墨水的沟槽，加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。
“笔头的关键部位，比如碗口，它的尺寸精度都是在两个微米，它的表面粗糙度要求在0.4微米，这样一个技术要求。”宁波贝发集团品质部经理徐君道说。
在笔头最顶端的地方，厚度仅有0.3-0.4毫米。极高的加工精度，对不锈钢原材料提出了极高的性能要求，既要容易切削，加工时还不能开裂，小小“笔尖”考验着中国制造。
突破：给数百亿圆珠笔安上“中国笔头”
为了给数百亿支圆珠笔安上“中国笔头”，国家早在2011年就开启了这一重点项目的攻关。
太钢集团技术中心高级工程师王辉绵认为，钢材要制造笔头，必须用很多特殊的微量元素，把钢材调整到最佳性能，微量元素配比的细微变化都会影响着钢材质量，这个配比找不到，中国的制笔行业永远都需要进口笔尖钢。
为了提炼材料，太钢集团技术中心高级工程师王辉绵说，因为开发这个产品没有可借鉴的资料，都是从一个成分的配比从几十公斤的开始炼，各种成分加入多少这个次数没法统计了。
笔头产品的生产工艺是国外企业的核心机密，王辉绵他们必须自主开发一套前所未有的炼钢工艺。没有任何参考，只能不断地积累数据、调整参数、设计工艺方法。
突破的灵感来自家常的“和面”，面要想活得软硬适中，就要加入新“料”，相对应的钢水里就要加入工业“添加剂”。普通的添加剂都是块状，如果能把块状儿变细变薄，钢水和添加剂就会融合的更加均匀，这样就可以增强切削性。
经过五年数不清的失败，在电子显微镜下，太钢集团终于看到了“添加剂”分布均匀的笔尖钢，试验在2016年9月取得成功。大规模炼钢十多次后，第一批切削性好的钢材终于出炉了。这批直径2.3毫米的不锈钢钢丝，可以骄傲的写上了“中国制造”的标志。
在贝发笔业的测试实验室，用太钢原料生产出来的笔芯正在进行极限测试，在同一个角度下，每支笔芯都要连续不断地书写800米不出现断线情况，这已经是对这一产品的第六轮测试。
中国制造缺乏“工匠精神”
我国的制笔业为何缺乏高端优质的产品？制笔大国为何没能成为制笔强国？制笔产业链中利润的大头为何只能眼睁睁地被他人赚去？我们国家能自己造出宇宙飞船、原子弹，为什么生产一个小小的圆珠笔头的“球珠”，钢材却要长期依赖进口？一些媒体给出的答案是，利润小，没有动力去研发，中国制造缺乏精益求精的“工匠精神”。
企业缺乏创新动力
生产一个小小的圆珠笔头是产生不了多少利润， 二十余万制笔从业人口，所能创造的利润会少么？为何三千多家制笔企业大多仅靠生产中、低端的圆珠笔就能获得大量的利润？劳动力成本相对低廉。追求利润是企业创新动力的最根本来源，如果靠低成本的人工就可以获得巨额利润，那么企业肯定就没什么创新的动力。
靠低工资、低福利能培养出工人精益求精的“工匠精神”么？我国制造业劳动者不但工资水平低，而且劳动时间特别长。一个每天工作十多小时的工人能培养出精益求精的“工匠精神”么？一个劳动者不可能长时间地保持精力充沛去做好自己的工作。中国想要从制造业大国向制造业强国转变，如果普通劳动者的必要劳动时间依然过长，这种转变恐怕是难以实现的。
中国要从钢铁大国变成钢铁强国，从工业大国变成工业强国，还需要加倍努力。虽然我们在前进的道路上已经取得了巨大的进步，但我们也要看到，我们的竞争对手没有停下脚步。一个国家的科技实力和工业能力不会因为别人的退步，来让自己进步，中国需要更加努力攀登工业强国这座大山，但胜利一定属于中国。
不是造不出，而是没必要？
根据公开资料显示，中国每年要生产380亿支笔，需要用每吨12万的价格进口1000多吨生产笔头的钢材，付出外汇1500万美元。这样算下来，每枚笔头的用钢大概是0.0004美元，折合人民币2厘钱，也就是0.002元，而中国生产的圆珠笔大多属低档类，出口平均价仅为0.03美元/支，笔头用钢成本仅占总成本的1.3%。
一位钢铁材料学科研究人员向网易财经表示，圆珠笔笔头用钢的用量太小，附加值低，对于大部分企业来说完全没必要自己生产，而且市场造假山寨层出不穷，研发者得不到应有的回报。企业进口几吨就可以用很久，而且现在都是直接买笔头，因为把钢加工成笔头也是需要精密技术的，大多数圆珠笔生产厂家都没必要引进加工笔头的生产线。“就像一些廉价药一样，因为没利润，所以就索性没想过研发的事。”他坦言。
根据2015年11月央视播出的《对话》节目《圆珠笔挑战高端制造》里的数据，从日本进口一吨造高端笔尖用的钢材需要12万人民币，龙头企业一年需要860 吨，算下来也仅仅是1 个多亿，谈不上是巨大的需求。如此一看，倘若只是为了制作完全中国造的高端圆珠笔，好像并没有必要做相应的材料研发与制造。
小小笔头，研发成本有多高？
上述研究人员向网易财经表示，中国现有的技术完全可以在很早之前就研发出笔头钢，技术上是不存在问题的，因为样本材料不缺，不像军工材料那样严格保密，而且目前高温合金才是技术门槛较高的特种钢，研究难度要大于笔头钢。不过，研发笔头钢的“性价比”还是太低，很少有企业愿意这么做。对于钢企而言，一条普通生产线一天可以生产1万吨普通钢，排期是个大问题，因为中国一年的需求也仅仅是1000余吨，如果真要生产起来，一天生产的钢可能很久都用不完。此外，钢铁生产需要经历铸造、冷轧等流程，根据钢铁不同的特性，还需要调整工艺，这会极大抬高研发成本。
王辉绵说，因为开发这个产品没有可借鉴的资料，都是根据不同成分的配比从几十公斤的开始炼，各种成分加入多少这个次数没法统计了。为了找到国外守口如瓶的保密配方，必须摸索出一套前所未有的炼钢工艺，没有任何参考，只能不断地积累数据，调整参数，设计工艺方法。根据太钢集团的说法，光最终测试都测试了十多次，那么这几年数不清实验，不知道需要花费多少钢材。一吨普通钢材的价格大概在3000~5000元不等，而生产笔头的钢材是特种钢，成本只会更高，每测试一次都是一笔不小的费用。
为了解决这个问题，国家在2011年拨款6000 万，重点打造“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”项目，其中三个子项目分别是：圆珠笔墨水的研发与产业化；笔头线材及其装备技术的研发与产业化；笔头与墨水匹配等瓶颈问题。据悉，项目实施期为3 年（2011 年6 月至2014 年6 月）。按照科技部的要求，每个子项目的实施单位均需按1:2 的比例对该项目进行资金配套。这意味着，将投入1.8 亿元对圆珠笔的核心技术进行科技攻关。最终，贝发集团、晨光集团、上海纳诺微科技公司三家企业牵头，承担各个子项目的科技攻关。2015 年3 月，该项目通过验收。2016年9月，太钢集团笔头钢试验取得成功。现在，一些笔头企业已经开始使用国产笔头钢，在未来两年有望完全替代进口。
研发笔头钢，实际意义大于形式意义
有人认为，单纯依靠补贴和扶持，是无法成就高端中国制造的，对于圆珠笔头钢这种小众的产品，不是技术问题而是市场问题。在世界贸易高度分工的现在，中国有自己的资源禀赋，能用钱买的没必要自己折腾研发，这样不划算。
不过ZOL问答认为，账可不能这么算，或许圆珠笔都算不上你的生活必需品，但圆珠笔背后透露的制造业转型升级问题却是真正重要的。
“圆珠笔芯问题折射出了中国钢铁困境，当前钢铁行业面临的主要问题便是产能过剩，但同样钢铁行业也存在结构性的问题。”卓创资讯分析师刘新伟表示，“一方面是我们的钢铁制造技术不过关，无法产出合格的模具用钢；另一方面也能看出中国制造业的问题，大路货我们不缺，一些精密制造我们还有待提高。”
说起中国到底是工业大国还是工业强国，屡屡有人拿着一支圆珠笔头当成板砖挥舞过来，常用的语法是：连一个圆珠笔头都造不好，你能叫工业强国吗？
于是查了一下资料……圆珠笔头这个东西，其实还真是挺麻烦的。一个笔头里有5条引导墨水的沟槽，滚珠与笔头、沟槽位之间有严格的适配要求，加工误差要求不能超过0.003毫米。
说中国不能生产圆珠笔头，其实是个误会，中国早在几十年前就在仿造的基础上开发出了笔头加工设备，也生产出了自己的圆珠笔头，只是精度和生产效率无法与国外技术相比而已。
近些年来，中国的制笔产业得到长足发展，各类笔的年产量近400亿支，占全球的80%。由于笔头生产的技术水平差，每年进口笔头达100亿支，这就是所谓“不能生产笔头”的说法的由来。其实，国内的制笔企业也并非完全依靠进口笔头来进行生产，一些企业采取的是自行生产笔头的方式，例如宁波贝发集团于1997年从瑞士进口了一台笔头生产设备，自己生产圆珠笔头，目前圆珠笔的年产量是30亿支。由此可知，说中国不会生产笔头是不成立的，严格地说，是“不能使用国产设备生产国产笔头”……绕吗？据砖家的观点，要判断一个国家是不是工业强国，主要看你能不能生产圆珠笔头。而能不能生产圆珠笔头，又有若干限定，包括：
1. 你生产的笔头必须达到国际一流水平，二流水平的笔头不算；（所以我们小时候用的丰华圆珠笔不能算圆珠笔……）
2. 你生产一流笔头所用的设备必须是国产设备，进口设备不算；（比如上述的贝发，不能算……）条件1倒也无所谓了，按照前面的条件2，就出现了一个尴尬的问题：全世界生产笔头设备的企业，一共只有两家，一家是德国的Hutt公司，一家是瑞士的Mikron公司。其中，Hutt公司的设备精度较差，生产效率较低，已经基本被淘汰，所以目前国际上生产笔头的企业用的设备，主要来自于Mikron公司，是该公司于上世纪90年代初期开发的24工位高精度加工机床。这意味着什么呢？这意味着，按照前述的条件2，世界上只有一个工业强国，那就是瑞士，包括美国、日本、德国在内的所谓工业强国，都不能用自己的国产设备生产出一流的圆珠笔头，而不得不依赖于瑞士设备。这算不算一个尴尬的问题？生产笔头的设备很复杂吗？——的确是比较复杂的，涉及到不少挺尖端的技术。但要说其他国家都造不出这种设备，那就夸张了。这其中的技术再复杂，能比飞机复杂？能比航母复杂？能造出飞机、航母的国家，造不出一台笔头设备，这不是咄咄怪事吗？多工位笔头生产设备示意图事实上，笔头设备是再偏门不过的产品了。
一台Mikron的24工位笔头生产设备，一分钟可以生产280个笔头，如果全年无休地生产，大约需要270台设备就可以满足400亿支笔头的生产需要，算上设备停机等因素，乘上4倍，也就是1000台左右的设备而已。
前面说过的贝发集团，1997年购入的设备，到目前还在使用，这说明这种设备的使用寿命是非常长的。按使用寿命20年计算，1000台设备意味着每年销售只有50台。每台设备的售价按40万欧元计算，产值不过是2000万欧元而已。
这样狭小的一个市场，能容得下几家生产企业？美英法日德都不生产24工位笔头设备，它们或者根本就不生产笔头，或者就是通过引进Mikron的设备来生产笔头，在这一点上，与中国没有任何区别。
它们不掌握这种技术的原因，在于没有必要。Mikron独家生产这种设备，能够赚钱，如果再多一家，那么只能是两败俱伤。世界上没有哪个国家需要包圆所有的技术，既然Mikron已经有了，价钱也不算太贵，为什么非要自己去研发呢？没有人会因为美英法日德不会生产24工位笔头生产设备而认为它们“大而不强”，所有用于证明中国“大而不强”的论据，如果放在美英法日德身上，分分钟可以把它们形容成旧石器时代。但人家不是旧石器，人家是世界工业的第一二三梯队，中国却排名第10086……不服？还真有不服的……为了摘掉工业弱国的帽子，2010年，全国政协教科文卫体委员会组织了一个调研组到浙江、上海等地调研，并于次年两会期间提交了关于制笔工业的两份提案。两会结束后，科技部紧急启动了“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”专项课题，投入7000万元，其中便包括了“高精度多工位笔头加工机床”一项。
2014年，国产高精密24工位笔头加工机床样机通过了国家验收，按新闻稿的说法：在超精密加工手段上打破了国际垄断，实现高精度、高可靠性、长寿命气态悬浮旋转圆盘主体系统和先进的动平衡系统完全国产化，解决了多轴偏心铜套系统等重大技术难题……
新闻报道全世界，只有中国一个国家是把不能制造所有设备当成缺陷的，只要在自己的产业链上有一个空白，中国人就要想方设法去填补，填补不上的时候，就期期艾艾地检讨，说自己是大而不强，居然连一台24工位加工机床都造不出来，浑然不顾美国、德国、日本都造不出来这样的现念。也许，在中国人眼里，美国造不出来是应该的，而中国造不出来是不应该的……谁让我们的目标是星辰大海呢？写到这里，我已经看到有一大拨人正双膝跪地地掩杀过来，他们的嘴里高声质问着：“零件是国产的吗！”“生产零件的设备是国产的吗！”“生产‘生产零件的设备’的设备是国产的吗！”“设计是国内原创吗！”“骗子，我听我邻居说，那台设备根本就是拿外国的设备拉皮的出来的！”“我舅舅就是那家厂子的，他说呵呵呵呵呵呵呵，那些内幕我都不希得说了……”在习惯于跪着说话的人看来，但凡中国人能造的东西，都属于大白菜，要么可能是外国人不屑于造的，要么的确就是外国人不屑于造的。
他们曾经列出许多中国人一时造不了的东西，告诉我们说造不出这些就不是工业强国，等我们造出来了，他们又会重新刷新一次清单，列出其他的东西。总之，中国造不出的就叫核心技术，中国造出来的就叫大白菜。
可惜的是，他们忘记了中国工业人就有这样的霸气：你敢死，我就敢埋。世界上有什么，我们就敢造出什么！不是大白菜吗，我们迟早有一天会让产业目录变成一望无际的白菜田！
先讲一讲圆珠笔头有多难生产：
生产圆珠笔头需要二十多道工序。笔头里面有不同高度的台阶和五条引导墨水的沟槽，加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。笔头的关键部位尺寸精度都是在两个微米，它表面粗糙度要求在0.4微米。在笔头最顶端的地方，厚度仅有0.3毫米至0.4毫米。
笔头加工制作精密，为保证圆珠笔书写流畅、耐用，要求笔头所用不锈钢必须具备优异的耐蚀性、耐磨性和易切削加工性。而只有严格控制特殊元素含量、轧制、拔丝、热处理等每一个环节，才能达到性能最佳。
所以说，小小的圆珠笔头是真正的高科技，以前只有日本、瑞士等少数几个国家可以生产出这种笔尖钢。
不过，中国目前每年需要的笔头钢仅1000吨至1500吨，相当于一个5米见方的钢坯大小。按照一吨12万元的价格，国内市场总量还不到2亿元，所以以前没有中国企业愿意花钱研制。这次太原钢铁集团花大价钱去研制，恐怕与总理的那句话有关。
但是，研制出来还是有好处的。易切削不锈钢材料应用比较广泛，笔尖只是其中之一。印刷机上的小零件以及轴类、电子类、小马达类产品都要用到它。除满足国内使用外，通过加工直接出口，市场前景也是很广阔的。
