Heute in der Geschichte der Wissenschaft und Technik | 2020·8·7 Mein Land hat den dünnsten „handgerissenen Stahl“ der Welt produziert

Es handelt sich eindeutig um eine Stahlrolle, doch ausgefaltet ist sie so dünn wie der Flügel einer Zikade und lässt sich leicht mit der Hand zerreißen... „Handgerissener Stahl“ ist eine breite, ultradünne Präzisionsfolie aus rostfreiem Stahl. Am 7. August 2020 durchbrach Taiyuan Iron & Steel (Group) Co., Ltd. (im Folgenden „TISCO“ genannt) die Grenzen des Walzens und anderer Verfahren und entwickelte erfolgreich „handgerissenen Stahl“ mit einer Dicke von nur 0,015 mm. Dieser Stahl ist derzeit die breiteste und dünnste Edelstahl-Präzisionsfolie der Welt. Seine Leichtigkeit und Robustheit machen es zu einem hervorragenden Produkt in Bereichen wie der Herstellung von Batterien für Fahrzeuge mit alternativer Energie.

Breite Breite ultradünne Präzisions-Edelstahlstreifen ist weit verbreitet

In den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Landesverteidigung, medizinische Geräte, Petrochemie, Präzisionsinstrumente usw. gibt es ultradünne Präzisions-Edelstahlbänder, die aufgrund ihrer großen Breite und ultradünnen Eigenschaften häufig verwendet werden. Aufgrund der schwierigen Prozesskontrolle und der hohen Anforderungen an die Produktqualität dieser Stahlsorte lag die Kerntechnologie für die Herstellung dieser Stahlsorte lange Zeit in den Händen von Industrieländern wie Japan und Deutschland. Mein Land war lange Zeit nicht in der Lage, es selbst zu produzieren und konnte es nur zu hohen Preisen importieren, wobei jedes Gramm Hunderte von Yuan kostete.

In den letzten Jahren ist aufgrund der rasanten Entwicklung von Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Kernenergie und der neuen Energien die Nachfrage nach diesem ultradünnen, rostfreien Präzisionsbandstahl auf dem Inlandsmarkt weiter gestiegen. Allerdings werden die Schlüsseltechnologien von anderen kontrolliert, wodurch der Widerspruch zwischen Angebot und Nachfrage immer gravierender wird. Um dieses Dilemma zu lösen und Stahl herzustellen, der nur ein Viertel der Dicke von gewöhnlichem Druckpapier hat, hat Taigang Precision Strip 2016 ein junges Forschungsteam für „handgerissenen Stahl“ gegründet. Das Team besteht aus 14 Mitgliedern mit einem Durchschnittsalter von nur 30 Jahren.

Das Team stand von Anfang an vor großen Herausforderungen. Um „handgerissenen Stahl“ herzustellen, müssen wir die vier großen technischen Herausforderungen des Walzens, Glühens, der hochwertigen Oberflächenkontrolle und der Leistungskontrolle bewältigen. Im 260 Meter langen Bandstahlkanal kommt es im Produktionsprozess besonders häufig zu Störungen und Bandbrüchen. Bei jedem Bandriss dauerte es über zehn Stunden, die Anlage wiederherzustellen. Dies frustrierte die Teammitglieder und einige gerieten sogar ins Wanken.

Der Teamleiter ermutigte die Teammitglieder jedoch zum Durchhalten und befürwortete das Konzept der Innovation und Fehlertoleranz. Das wissenschaftliche Forschungsteam stellte klar, dass die Kosten einer Innovation nicht bewertet würden und jeder Fortschritt zeitnah belohnt werde. Durch derartige Anreize wurde die Innovationsfreude der Wissenschaftler enorm gesteigert und ihr Vertrauen in Innovationen gestärkt.

Für die „Klinge“ wird guter Stahl verwendet

Nach zwei Jahren mühsamer Anstrengungen überwand das Forschungsteam Hunderte von Schwierigkeiten bei der Ausrüstung und den Verfahren und führte 711 Experimente durch. Aus über 40.000 Walzenkombinationen fanden sie einen Weg, Edelstahl-Präzisionsfolie mit einer Dicke von nur 0,02 mm und einer Breite von 600 mm herzustellen. Dieser Durchbruch macht TISCO Precision Strip zum einzigen Unternehmen weltweit, das in der Lage ist, breite, ultradünne Präzisionsfolien aus rostfreiem Stahl in Massenproduktion herzustellen.

Im August 2020 durchbrach das Team erneut die Grenzen und produzierte erfolgreich „handgerissenen Stahl“ mit einer Dicke von nur 0,015 mm. Diese ultradünne Edelstahlfolie kann zur Herstellung von Batterien für Fahrzeuge mit neuer Energie verwendet werden und stellt wichtige Materialien für die grüne Energiebranche dar. Es sind diese Ausdauer und dieser Arbeitsgeist, die TISCO die Fähigkeit und das Selbstvertrauen verliehen haben, mit Veränderungen umzugehen und letztlich eine brillante Transformation und Modernisierung zu erreichen.

Die Einführung von im Inland produziertem „handgerissenem Stahl“ nimmt nicht nur eine Spitzenposition in der neuen Technologie ein und füllt die Lücke in der industriellen Kette, sondern verändert auch die bisherige Situation der Importabhängigkeit, indem sie „zu hohen Preisen kaufen“ in „zu erschwinglichen Preisen herstellen“ umwandelt und das Problem der „Engpässe“ vollständig löst. Heutzutage wird „handgerissener Stahl“ häufig in Hightech-Bereichen wie Sensoren und Energiespeicherbatterien verwendet. Dies ist ein klarer Beweis dafür, dass die Verwendung von gutem Stahl für die „Klinge“ und die Verbesserung der Lieferqualität durch technologische Innovationen ein wichtiges Geheimnis für Shanxi Taigang und sogar für die gesamte Stahlindustrie Chinas ist, um unerwartetes Wachstum zu erzielen. Die herausragende Leistung von „handgerissenem Stahl“ in der technischen Forschung und Standardisierung hat die harte Macht der chinesischen Fertigung unter Beweis gestellt und einen neuen Maßstab für die globale Fertigungsindustrie gesetzt.

0,015 mm, „immer weiter runter“

0,015 mm „handgerissener Stahl“ ist derzeit der breiteste und dünnste „handgerissene Stahl“ der Welt.

Eine Reduzierung der Dicke um 0,005 mm ist bei weitem nicht so einfach wie ein weiteres „Abrollen“. Unter dem riesigen Walzwerk sind 0,015 mm eine kaum wahrnehmbare Existenz. „Es ist, als ob Sie mit geschlossenen Augen auf der Autobahn fahren“, erklärt Liao Xi, Chef-Prozessingenieur für Präzisionsfolien bei TISCO. Aber warum sollte man es wagen? „Nach der Forschung und Entwicklung von 0,02 mm verfügen wir über ein umfassendes Verständnis von Materialien, Geräten, Prozessen und Technologien. Wir wissen, welche Probleme während des Walzprozesses auftreten können und ob wir noch weiter vorankommen können. 0,015 mm ‚handgerissener Stahl‘ wurde in Massenproduktion hergestellt, und auf dieser Grundlage forschen wir noch weiter.“

Zwischen 0,02 mm und 0,015 mm besteht lediglich ein Unterschied von 0,005 mm, und dieser Dickenunterschied ist im Leben vernachlässigbar. Aber wenn es in Produkten verwendet wird, kann es einen großen Unterschied machen. Liao Xi nannte ein Beispiel. Bei Verwendung zur Herstellung von Batteriebeschichtungsfolien kann die Batteriekapazität von 0,015 mm dickem Material mit gleichem Volumen um 17 % erhöht werden.

Aus Sicht der Mitarbeiter von TISCO Precision Strip Steel ist die Marktnachfrage nach wie vor der größte Anreiz, Stahl dünner zu machen. Beispielsweise wurden in der Vergangenheit viele Produkte aus Kupferfolie und Aluminiumfolie hergestellt, doch bei gleicher Dicke ist Stahlfolie drei- bis viermal stärker als diese. Aus diesem Grund kann die Stahldicke zur Gewährleistung der Leistung „angepasst“ werden. Je dünner das Material, desto leichter das Produkt ... Es besteht ein großes Potenzial, Nichteisenmetallfolie durch Stahl zu ersetzen, der „leicht, dünn, kurz und klein“ ist und eine verbesserte Leistung aufweist.

„Wenn der Stahl so dünn gewalzt ist, sieht man alles, auch Staub, Partikel und Verunreinigungen. Die erfolgreiche Entwicklung des ‚handgerissenen Stahls‘ kann als kleine Revolution in der Stahlindustrie angesehen werden.“ Fan Zhongye, stellvertretender Parteisekretär der TISCO Precision Strip Steel Company und seit über 30 Jahren in der Branche tätig, sagte: „0,02 mm ist nur der Ausgangspunkt. Von hier aus gibt es eine ständig aktualisierte Produktreihe aus handgerissenem Stahl.“

Von 0,02 mm bis 0,015 mm umfasst der „handgerissene Stahl“ von TISCO mittlerweile drei Kategorien und mehr als 20 Sortenserien und verfügt über mehr als 30 Kernpatente für Edelstahl. Intuitiver ist die Marktleistung von „handgerissenem Stahl“.

Deckenhohe Anwendung von „handgerissenem Stahl“

Im Labor von TISCO befindet sich ein Stück Material von der Größe eines Handybildschirms, so dünn wie der Flügel einer Zikade und durchscheinend, sodass das Licht sanft durchdringen kann – es ist wirklich schwer zu glauben, dass es sich dabei tatsächlich um ein Stück Stahl handelt.

Es stellt sich heraus, dass die Oberfläche dieses kleinen Materialstücks dicht und gleichmäßig mit mehr als 2 Millionen kleinen Löchern übersät ist. Diese winzigen Löcher sind mit bloßem Auge schwer zu erkennen, aber unter einem 200-fach vergrößerten Mikroskop werden ordentliche Reihen winziger Löcher sichtbar. Berichten zufolge handelt es sich dabei um eine Streckmetalllegierung für Maskenplatten, eine verbesserte Version von „handgerissenem Stahl“. Es ist das wichtigste Verbrauchsmaterial für die Herstellung flexibler OLED-Bildschirme und wird häufig bei der Herstellung von Smartphones usw. verwendet.

„Dies ist das Produkt auf Deckenniveau in der Serie „handgerissener Stahl“. Liao Xi sagte, dass sich auf der Oberfläche des Stahls mehr als zwei Millionen Löcher befänden und nicht einmal der kleinste Fehler toleriert werden könne. Außerdem dürfe es am Produktionsstandort keine Mücken, Vibrationen oder Staub geben. Nicht einmal der kleinste Defekt könne toleriert werden, was für das handwerkliche Niveau eine fast extreme Herausforderung darstelle.

Forschung und Entwicklung, Benchmarking, Probeproduktion, Feedback, Verbesserung … Im April letzten Jahres wurde für dieses Produkt endlich die Massenproduktion erreicht und es wird nun an viele Kunden im ganzen Land geliefert, wodurch die frühere Situation der starken Importabhängigkeit beendet wurde. Für die Kunden ist „handgerissener Stahl“ Rohmaterial, das weiterverarbeitet werden muss. Die Kunden kommen aus allen Gesellschaftsschichten, was bedeutet, dass jede Charge von „handgerissenen Stahl“-Produkten individuell entwickelt und angepasst wird, um je nach den unterschiedlichen Kundenanforderungen unterschiedliche Leistungen, Oberflächen, Zähigkeiten und Plattenformen zu erzielen.

„Neue Produkte bieten ständig neue Indikatoren für neue Anwendungen und fördern die kontinuierliche Optimierung neuer Materialien, was auch die innovative Forschung und Entwicklung von ‚handgerissenem Stahl‘ erheblich fördert.“ Liao Xi sagte, dass das Streben nach Technologie endlos sei und kein Produkt aus „handgerissenem Stahl“ vollständig fertiggestellt sei. Innovation sowie Forschung und Entwicklung sind immer auf dem Weg.

Umfassend von People's Daily Online und Science Popularization China