科学技術の歴史における今日 | 2020·8·7 私の国は世界で最も薄い「手引き鋼」を生産しました

一見ロール状の鋼板ですが、広げてみるとセミの羽のように薄く、簡単に手でちぎれるほどの薄さです。「手ちぎ鋼」は幅広の極薄ステンレス精密箔です。 2020年8月7日、太原鋼鉄（集団）有限公司（以下、「TISCO」）は、圧延などの工程の限界を突破し、厚さわずか0.015mmの「手引き鋼」の開発に成功しました。この鋼は現在、世界で最も幅が広く、最も薄いステンレス鋼精密箔です。軽さと強靭さを兼ね備えているため、新エネルギー車のバッテリー製造などの分野で活躍します。

幅広極薄精密ステンレス鋼帯が広く使用されています

航空宇宙、国防、医療機器、石油化学、精密機器などの分野では、幅が広く、極薄であるという特徴から、極薄精密ステンレス鋼帯が広く使用されています。このタイプの鋼は工程管理が難しく、製品の品質要件が高いため、その中核となる製造技術は長い間、日本やドイツなどの先進国が担ってきました。長い間、我が国はそれを自主的に生産することができず、1グラムあたり数百元という高価格で輸入することしかできませんでした。

近年、航空宇宙、原子力、新エネルギーなどの産業の急速な発展に伴い、この極薄精密ステンレス帯鋼に対する国内市場の需要は拡大し続けています。しかし、重要な技術は他者によってコントロールされており、需要と供給の矛盾はますます深刻化しています。このジレンマを打破し、通常の印刷用紙のわずか 1/4 の厚さの鋼鉄を生産するために、Taigang Precision Strip は 2016 年に若い「手引き鋼鉄」研究チームを結成しました。チームは14人のメンバーで構成されており、平均年齢はわずか30歳です。

チームは設立直後から大きな課題に直面しました。 「手挽き鋼」を生産するためには、圧延、焼鈍、高品位表面制御、性能制御という4つの大きな技術的課題を克服する必要があります。生産工程において、260メートルの長さの帯鋼チャンネルは最も問題が発生する可能性が高く、帯鋼の破損が頻繁に発生します。ベルトが切れるたびに、機器の復旧に10時間以上かかり、チームメンバーはイライラし、中には動揺し始めた人もいました。

しかし、チームリーダーはチームメンバーに粘り強く努力するよう奨励し、革新と失敗への寛容の概念を主張しました。科学研究チームは、イノベーションのコストは評価されず、あらゆる進歩は適時に報われることを明らかにした。この種のインセンティブは、科学研究者のイノベーションへの熱意を大いに刺激し、イノベーションに対する自信を強化しました。

「刃」には良質の鋼が使われている

2年間の困難な努力の末、研究チームは数百もの設備やプロセスの困難を克服し、711件の実験を実施しました。 4万通り以上のローラーの組み合わせから、厚さわずか0.02mm、幅600mmのステンレス精密箔を製造する方法を見つけました。この画期的な進歩により、TISCO Precision Strip は、幅広の超薄型ステンレス鋼精密箔を大量生産できる世界で唯一の企業となりました。

2020年8月、チームは再び限界を突破し、厚さわずか0.015mmの「手引き鋼」の製造に成功しました。この極薄ステンレス鋼箔は、新エネルギー自動車用バッテリーの製造に使用でき、グリーンエネルギー産業に重要な材料を提供します。この忍耐力と勤勉な精神のおかげで、TISCO は変化に対応する能力と自信を持ち、最終的に素晴らしい変革と向上を達成することができました。

国産の「手引き鋼」の登場は、新技術の優位性を獲得し、産業チェーンの隙間を埋めるだけでなく、これまでの輸入依存の状況を変え、「高値で買う」から「手ごろな価格で作る」に転じ、「ボトルネック」問題を完全に解決しました。現在、「手裂き鋼」はセンサーや蓄電池などのハイテク分野で広く利用されています。これは、「刃」に良質の鋼材を使用し、技術革新を通じて供給品質を向上させることが、山西太鋼、さらには中国鉄鋼業界全体が予想外の成長を達成するための重要な秘訣であることを十分に証明しています。 「手裂き鋼」が技術研究と標準設定において優れた成果をあげたことは、中国製造業のハードパワーを実証し、世界の製造業に新たな基準を打ち立てた。

0.015 mm、「下がり続ける」

0.015mmの「手裂き鋼」は現在、世界で最も幅が広く、最も薄い「手裂き鋼」です。

厚さを 0.005 mm 減らすのは、単に「ロール」し続けるだけという単純な作業ではありません。巨大な圧延機の下では、0.015mmはほとんど感知できない存在です。 「目を閉じて高速道路を運転しているようなものだ」とTISCOの主任精密箔加工エンジニア、Liao Xi氏は説明した。しかし、なぜそれを敢えて行うのでしょうか? 「0.02mmの研究開発を経て、私たちは材料、設備、工程、技術を徹底的に理解しました。圧延工程でどのような問題が発生する可能性があるか、さらに進めることができるかどうかがわかっています。0.015mmの『手引き鋼』は量産されており、これを基にさらに探求を続けています。」

0.02 mm と 0.015 mm の差はわずか 0.005 mm であり、この厚さの差は実生活では無視できるほど小さいものです。しかし、製品に使用すると大きな違いを生む可能性があります。廖曦氏は例を挙げた。バッテリーコーティングフィルムに使用すると、同じ体積の0.015mmの材料でバッテリー容量を17%増加させることができます。

TISCO Precision Strip Steel の従業員にとって、鋼板を薄くする最大の動機は依然として市場の需要です。例えば、昔は銅箔やアルミ箔で作られた製品が多かったのですが、同じ厚さなら鋼箔の方が3～4倍も強度があります。そのため、性能確保を前提に、鋼材の「厚み調整」が可能となります。素材が薄ければ薄いほど、製品は軽くなります。「軽く、薄く、短く、小さく」、性能が向上した鋼鉄は、非鉄金属箔の代替として大きな可能性を秘めています。

「鋼がこのように薄く巻かれると、ほこりや粒子、不純物などすべてが見えるようになります。『手引き鋼』の開発成功は、鉄鋼業界における小さな革命と言えるでしょう。」 TISCO精密帯鋼公司の党委員会副書記で、業界に30年以上携わってきたファン・ジョンイエ氏は、「0.02mmは単なる出発点に過ぎません。ここから、常に更新される『手引き鋼』製品シリーズが生まれます」と語った。

TISCOの「手引き鋼」は、0.02mmから0.015mmまで、現在3つのカテゴリと20シリーズ以上の品種を形成しており、ステンレス鋼のコア特許を30件以上保有しています。より直感的なのは、「手で引き裂いた鋼」の市場パフォーマンスです。

「手で引き裂いた鋼」を天井レベルに適用

TISCO の研究室には、携帯電話の画面ほどの大きさで、セミの羽と同じくらい薄く、半透明で光をやさしく透過する素材があります。これが実際に鋼鉄の塊だというのは、本当に信じがたいことです。

この小さな材料の表面には、200 万個を超える小さな穴が密集して均一に分布していることがわかりました。これらの小さな穴は肉眼では見にくいですが、200 倍の顕微鏡で見ると、小さな穴が整然と並んでいるのが見えます。報道によれば、これはマスクプレート用の拡張合金であり、「手引き鋼」のアップグレード版である。 OLEDフレキシブルスクリーンの製造に用いられる主な消耗材料であり、スマートフォン等の製造に広く使用されています。

「『手引き鋼』シリーズの『天井』レベルの商品です。」廖曦氏は、鋼鉄の表面には200万個以上の穴があり、わずかなミスも許されず、生産現場には蚊や振動、ほこりがあってはならないと語った。わずかな欠陥も許されず、これは職人技のレベルに対する極端な挑戦に近い。

研究開発、ベンチマーク、試作、フィードバック、改善…昨年4月にようやく量産化に成功し、これまで輸入に大きく依存していた状況を打破し、現在では全国の多くのお客様に供給されています。顧客にとって、「手引き鋼」は、さらに加工する必要がある原材料です。顧客はさまざまな職業に就いているため、「手引き鋼」製品の各バッチは個別に開発され、さまざまな顧客のニーズに基づいて、さまざまな性能、表面、靭性、プレート形状を生み出すようにカスタマイズされています。

「新製品は常に新しい用途で新しい指標を提案し、新素材の継続的な最適化を促進し、それによって『手引き鋼』の革新的な研究開発も大きく促進されます。」廖曦氏は、技術の追求には終わりがなく、「手引き鋼」製品が完全に完成することはないと述べた。革新と研究開発は常に進行中です。

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