技术 | 环锭纺钢领、钢丝圈的应用与发展

环锭纺纱机始于十八世纪中叶。Ring是环锭纺纱机和钢领钢丝圈的共用英文词，可见钢领和钢丝圈是环锭纺的主体和核心构件，钢领、钢丝圈对环锭纺的产量、质量、用公、用料、成本具有重大的影响。

钢丝圈的运行速度标志着环锭纺纱机的生产水平和能力，目前40米/秒已成为环锭纺纱发展的瓶颈和阻力，当前新型纺纱有转杯纺、喷气涡流纺、摩擦纺等多种，然而环锭纺纱线因品种适应性较广，仍是纺纱最常见的方法和主流，因此提高环锭纺的产量和质量、增加钢丝圈的运行速度具有重大意义，特别是要关心增加钢丝圈速度后产生的断头和毛羽。

一、钢领、钢丝圈对纺纱断头和毛羽的影响

1.1 钢领、钢丝圈影响断头的原因

正常情况下，钢丝圈原因造成的断头一般占纺纱断头总数的15~30%，钢领、钢丝圈影响断头的原因有很多，主要有：

（1）钢丝圈锲住断头。

（2）钢丝圈发热烧毁纤维断头。

（3）钢铃衰退气圈膨胀断头。

（4）不畅磨损断头。

（5）纱条通道和钢领磨损通道交叉断头。

（6）纺纱张力过大断头。

（7）钢领与导纱、钩锭子不同心。

（8）钢丝圈重心过低卡断头。

1.2 钢领、钢丝圈造成毛羽的原因

钢领、钢丝圈造成毛羽的原因主要有：

（1）钢领使用周期过长，磨损、衰退严重。

（2）气圈不正、气圈碰撞隔纱板。

（3）钢丝圈纱线通道太小。

（4）钢丝圈太轻。

（5）纱条通道和钢领磨损通道交叉。

（6）钢丝圈使用周期过长。

二、钢领、钢丝圈材料的选用

钢铃、钢丝圈的材料是影响其使用寿命最重要的因素，它与钢丝圈的运行速度关系密切，一般要求材料要具有耐磨损、耐高温、抗锈蚀的特性，硬度适中，不易变形，摩擦因数小，钢丝圈的硬度应比钢领低一些。

上世纪70年代，钢领一般采用碳素钢经过淬火处理，目前多数工厂采用中碳钢等优质钢材，如轴承钢、合金钢，甚至是钛合金钢等，一般还要经过表面处理，如涂层、加膜、渗透等，如涂镍、镀铬、纳米镀膜、陶瓷涂层、镀氟、渗硼、渗硫、渗固体润滑剂二硫化钼等，以制造出特殊光面钢领、超级抛光钢领、氧化涂层钢领等。

由于近年来新材料不断发展，非金属材料（如铜、尼龙等）也有用于钢丝圈的，但运行速度较低。合成化工原料中的高性能纤维材料也有用于钢领和钢丝圈的，如碳纤维、聚四氟乙烯纤维、高强高模量聚乙烯纤维，芳纶纤维等，但价格比较贵，然而可以将钢领底座与钢领上部分成两部分，并将两部分进行套接、螺纹连接，以减少钢领的投资成本。

随着信息产业、航空、航天、交通等的发展，我国稀土永磁材料发展很快，我国从上海引进了磁悬浮列车后，现已发展为高速列车，即将投入使用。我们设想：无如果将钢领作为列车轨道，把钢丝圈作为悬浮的车箱，纱线作为载体，使钢领和钢丝圈呈不接触的磁悬浮状态，就可将钢丝圈的运转速度创出更高的奇迹。

我国是稀土永磁材料的生产大国、资源大国。目前稀土永磁材料钐钴（SmCo）和钕铁硼（NdFeB）两种永磁体的磁能积从19世纪以来已经提高了近100倍，我国已有多家上市公司在的发展稀土永磁材料。稀土永磁钢领、钢丝圈不是凭空想象，是有依据的，国外曾有“自转钢领”的专利；70年代，我国上海九棉曾经做过大量的相关试验，但均未成功。

三、钢领的分类和应用

按钢领的几何形状，目前常用的钢领可以分为平面钢领和锥面钢领两种。平面钢领按边宽又可以分为2.6mm、3.2mm和4.0mm三种。锥面钢领的边宽为2.8mm。

3.1 平面钢领

平面钢领又称T形钢领（见图1），主要用于生产棉、棉与化纤混纺、中长纤维、绢和麻等品种，一般生产细号纱、特细号纱使用边宽2.6mm、3.2mm的钢领，生产中粗号纱使用边宽4.0mm的钢领。不同的品种应配用不同的钢丝圈。

图 1 平面钢领

3.2 锥面钢领

锥面钢领（见图2）主要用于化纤纯纺、化纤混纺、毛纺、毛与化纤等品种，锥面钢领与钢丝圈的接触面积大，可以减少压强，有利于散热和改善纺纱张力波动，运动稳定，减少断头和纱线毛羽。

图 2 锥面钢领

四、两类钢领用钢丝圈横截面的比较和选用

3.1 平面钢领用钢丝圈

对于传统的平面钢领来说，配用钢丝圈的横截面形状直接影响钢圈的使用效果（见图3）。

图 3 平面钢领用钢丝圈的横截面

（1）扁平形（见图3a）。扁平形横截面的钢丝圈，易在钢领和钢丝圈之间形成纤维润滑层，可防止纱线烧毁，适用于生产细特纱和纯棉纱。

（2）半圆形（见图3b）。半圆形横截面的钢丝圈，适用于生产化纤纱和化纤混纺纱，可减少成纱棉结。

（3）宽圆形（见图3c）。宽圆形横截面的钢丝圈，截面面积最大，用途最广，适用于生产纯棉纱和棉混纺纱。

（4）扁平/圆形（见图3d）。扁平/圆形横截面的钢丝圈，保护纱身的面积较大，适用于生产涤棉包芯纱纱、腈纶与棉混纺纱。

（5）厚扁平形（见图3e）。厚扁平形横截面的钢丝圈，适用于生产粘胶纱和涤纶纱。

3.2 锥面钢领用钢丝圈

对于锥面钢领来说，不同横截面形状的钢丝圈适用于的纱线品种见图4。

图4 锥面钢领用钢丝圈的横截面

五、钢领直径的选用

钢领直径的选择与纺纱品种、钢丝圈的线速度以及纺纱线密度（tex）有关（见图5）。

图 5 钢领直径与纺纱品种、钢丝圈线速度、纺纱线密度的关系

六、钢丝圈号数的选用

钢丝圈的选用要领和影响参数见表1。

一般情况下，企业在落纱或新品种试纺时，选用2-3个号数的钢丝圈观测气圈张力和形态，一般掌握在地板成型最大直径时，气圈不碰隔纱板、不出现双气圈、手感张力不能太大或出现炸断头的现象，从中优选出最佳号数的钢丝圈。

七、钢丝圈功能的基本要求

（1）要求与钢领相匹配，适应高速运转，断头率低、成纱毛羽少、使用寿命长、性价比高。

（2）钢丝圈与钢领之间有稳定的摩擦系数，一般掌握在0.08-0.12之间，不是越低越好，要存在纤维摩擦润滑层。

（3）钢丝圈的重心要低，纱线通道要宽，防止因纱线通道与钢领磨损通道交叉或靠近而形成断头、毛羽和棉结（见图6），纱线通道与钢丝圈磨损通道区域状态及形成原因见图7。

图6纱线通道与钢领磨损通道的位置关系

图7纱线通道与钢丝圈磨损通道区域状态及形成原因

（4）钢丝圈与钢领的接触面积宜大不宜小，以减少磨损和散热。

（5）传统的平面钢领与钢丝圈中部弓形状态影响纱线空隙区域的大小、重心的高低（见图8），对纤维润滑层的形成、适纺纱支有较大的关系。

图8 钢丝圈弓形、重心与适纺品种的关系

（6）锥面钢领纱线通道与钢丝圈磨损通道区域状态见图9。

图9 锥面钢领纱线通道与钢丝圈磨损通道区域状态

钢丝圈的纱线通道和磨损部位不容易目测清楚，可用毛笔蘸取按表2配制的涂色液，在磨损处接触2-3秒，待涂色液干后将钢丝圈在酒精灯上进行退火软化，冷却后拉直钢丝圈，在磨损位置用砂皮砂光，即可清楚地看出磨损情况。

八、钢领钢丝圈的使用周期

钢领、钢丝圈的使用寿命与纱线品种、锭速、生产环境、断头以及纱线质量要求有关。国产钢领的使用寿命一般为1-3年，钢丝圈一般为5天到1个月不等，差距较大。国外品牌产品使用寿命相对较长。

某企业车间断头多，毛羽大，黑板条干显示出规律性，但没有明显的粗细节，后来经核实，是由于钢领超期使用，气圈膨胀，周期性碰撞隔纱板，造成了规律性毛羽。更换钢领后问题得到彻底解决。

钢丝圈可以结合揩车周期进行更换，也可以随机更换，如上车后突发性大量断头，必须追查原因，必要时减速分析与研究，如过出现大量的飞圈断头，可能是由于钢领硬度太高造成的，可用红外线烘箱照射，适当退火。

九、结 语

近年来，我国钢领钢丝圈的发展取得了长足的进步，产量猛增，但在质量上与瑞士bracker、德国R+F等品牌产品还有一定的差距，必须创新发展、迎头赶上。

作者：刘荣清 中国纱线网特约专家

编辑： 中国纱线网 新媒体团队

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