新型钢领的纺纱性能分析宋雅路洒安工程大学纺织与材料学院，西安710048）熟期长、纺纱产质量不高等问题，对目前出现的一些新型钢领，如亚光钢领、镀铬钢领、合金钢领、轴承钢领和进口钢领等，结合实验数据进行理论分析，探讨这些新型钢领的工作机理以及影响成纱质量的作用机理。

　　笔者深入四川多家棉纺企业了解到，目前在细纱生产中存在成纱毛羽数量偏多并且难以进行有效控制的问题，是制约川内棉纺企业进一步提高细纱产质量的一个重要因素。造成这种情况的主要原因往往是由于在对钢领的使用上没有找到有效的解决办法。而细纱钢领、钢丝圈的质量和使用寿命对成纱的质量和棉纺企业生产效率的影响是众所周知的。钢领、钢丝圈的合理选用对于减少成纱毛羽，降低细纱断头非常关键，同时对纱线的强力、纱疵和条干也有不同程度的影响。

　　另外，钢领使用寿命的长短也关系到企业的生产成本。随着国内外各种新型钢领的大量出现，使棉纺企业有了更多的机会进行选择，人们越来越重视钢领、钢丝圈的选配和使用。棉纺企业通过合理选用钢领、钢丝圈作为提高细纱产质量的一项重要措施。如何进行有效和针对性地选用适合本企业加工的新型钢领是各棉纺企业面临的一个问题。对于棉纺企业而言只有使用好这些新型钢领，才能进一步减少成纱毛羽，提高成纱质量，降低企业生产成本创造出更好的经济效益。推广新型钢领在棉纺企业中的使用，为提高棉纺企业纺纱的产质量和产品档次创造条件。本文从目前出现的具有代表性的国内外新型钢领这个角度出发，通过较深入地探讨新型钢领（轴承钢钢领、合金钢领、亚光钢领、镀铬钢领、自润滑钢领、瑞士TTAN钢领等）的纺纱性能与成纱质量的关系（尤其是针对成纱毛羽和细纱断头的影响）并通过对各种新型钢领的纺纱对比试验所获得的数据进行深入分析，进一步验证各种新型钢领所具有的纺纱性能与成纱产质量的关系。

　　1钢领在纺纱中的作用钢领、钢丝圈是环锭细纱机的关键纺纱器材，它们与细纱锭子、纱管等配套共同完成细纱的加捻和卷绕|1.钢领既是钢丝圈高速回转的轨道，又是锭子、导纱钩中心的基准。这是稳定纺纱张力的基本条件。环锭细纱机的“环”指的就是钢领，其重要性可见一斑。钢领、钢丝圈的性能好坏，直接影响成纱质量、纺纱产量及经济效益等。

　　钢领对细纱生产和质量的主要影响体现在细纱断头率和成纱毛羽上。若使用不当，不仅会缩短钢领、钢丝圈的使用寿命，而且造成纺纱张力不稳定，引起成纱毛羽加、条干恶化，并使细纱断头加、生产效率下降。因此在生产中选择适当的钢领对成纱质量的稳定和提高，降低细纱断头具有重要作用。

　　2钢领在使用中存在的问题我国目前大部分采用K型钢领，表面硬度和光洁度是其优劣的关键因素。存在的问题是，在高速运转后性能迅速下降，表现在纱线断头多、毛羽加、使用寿命明显下降等方面。据有关资料介绍，钢领和钢丝圈造成的成纱毛羽占30% 40%对纺纱断头的影响约占20%以上。钢丝圈线速度是纺纱产量高低的关键因素。钢丝圈与钢领间纱线通道不畅会形成棉粒、化纤落白粉及卷绕过程中飞花的加，对成纱强力和纱疵也有影响。我们仿制出先进钢领的跑道截面和形状并不困难，关键是在钢领的材料与热处理方面我们还有差距。虽然我国的钢领制造厂在这方面也有所提高，但是并没有从根本上解决问题。国外钢领的钢材都是经过特殊冶炼的，钢材的组织成分以及结构是有严格要求的，而国内钢领制造厂一般使用通用钢材来制作，所以提高钢领的高速性能非常困难。虽然我们的钢领制造厂采用了各种表面处理技术如表面淬火、镀铬、表面喷涂等技术，但是仍然达不到高速钢领的要求。

　　国产钢领正是由于材质、加工精度、热处理与国外相比存在一定差距，使得使用寿命差距较大，国产钢领只能使用6 ~12个月，而国外钢领可使用3~8年，有的超过10年。目前，国内对提高钢领、钢丝圈质量，加耐磨度、延长使用寿命等问题做了研究并取得很大进步。

　　近年来，棉纺企业为了纺出好纱迫切希望减少断头，缩短钢领的走熟期，延长钢领使用寿命。随着表面处理新技术和新材料的开发应用，各种新材料、新工艺、新方法不断问世，因此研究和改善钢领的性能，对环锭纺纱的发展有重要的意义。

　　3新型钢领的发展为了提高钢领的性能，国内外生产厂商无不从材料的选择、形状的设计、制造设备、工艺升级、热处理及表面处理技术的改进等方面入手，力求使钢领达到*理想的工作状态和更长的使用寿命。现针对新型钢领的研究主要集中在以下三个方面。

　　1改变钢领形状传统的平面钢领由于与钢丝圈的接触面小、散热差、磨损快，己无法适应环锭纺向更高速度发展的要求。为了大钢领与钢丝圈的接触面积，国内外在上世纪90年代初开发推出了锥面钢领。把钢领跑道设计成锥面后，一方面可使钢丝圈在离心力的作用下对跑道的施力方向不与跑道垂直正交，从而产生一个下滑分力，可抵消一部分纱线张力，因此，钢领跑道所承受的压强很小，钢领、钢丝圈的耐磨性能得到改善，使用寿命有了较大幅度的提高；另一方面加了钢领与钢丝圈之间的接触面积，强了系统的散热能力，使得运转中的钢丝圈能始终保持较低的温度，减少了对纱线的损伤。

　　大利普罗喜（Prosino）3家公司共同研制开发的Oiti潮领、钢丝圈系统，其接触面积是普通平面钢领、钢丝圈系统的4~5倍。普通钢领的使用寿命仅为6 ~12个月，钢丝圈约为1周，而Orbi潮领的使用寿命可达8~10年，钢丝圈可用2个月。

　　2改进材质目前国内外钢领使用的材料主要仍为低碳钢或低碳合金钢，热处理采用渗碳或碳氧共渗等，而一些新型的高速钢领、钢丝圈通常采用表面硬度高达800~1000HV的轴承钢、高级合金钢制成。

　　如瑞士布雷克公司生产的泰腾（Titan）钢领采用的是高级滚珠轴承钢，硬度高、耐磨性好，使用寿命可达8~10年。我国于2001年在温州地区及江浙部分厂家推出的GCr15轴承钢钢领，具有以下几个特点：一是含碳量高，二是硬度高。硬度低的钢材磨损量大，硬度高的钢材磨损量小。随着含碳量的提高，硬度及耐磨性也随着提高。

　　3表面改性钢领、钢丝圈的主要失效形式是摩擦磨损，而机件的磨损主要从表面开始。因此，当结构形式、材料等确定后，零件的表面性能对其工作状态及使用寿命的影响就显得尤为重要。钢领的表面状态直接影响钢丝圈运行的平稳性，进而影响到纺纱质量。表面技术是提高钢领质量*为经济有效的手段。随着各种新工艺新方法的不断问世，相继出现了如镀泗钢领、镀钢领、亚光钢领、非晶CiN钢领、黑氮钢领以及自润滑钢领等等。

　　4试验方法与条件本文主要研究内容是针对目前棉纺织企业在生产中使用普通钢领存在的成纱毛羽偏多、钢领使用寿命偏短、走熟期长、纺纱产质量不高等问题，对目前出现的一些新型钢领，如镀铬钢领、亚光钢领、合金钢领、轴承钢钢领等进行研究。主要包括，通过纺纱对比试验，研究新型钢领的纺纱性能和对成纱质量的影响规律；通过测试及理论分析，研究新型钢领的性能特点、工作机理及影响成纱质量的作用机理。

　　1试验条件试验设备：细纱机型号FA506试验品种：C18.tex锭速13240r/nin成纱捻系数336钢丝圈型号：ro 9/0型。试验用钢领种类：轴承钢钢领、合金钢领、亚光钢领、镀铬钢领、自润滑钢领、瑞士TTAN钢领。

　　2试验方法在FA506细纱机同锭同粗纱条件下，分别换上同规格的轴承钢钢领、合金钢领、亚光钢领、镀铬钢领、自润滑钢领、瑞士TITAN钢领并使用同一种型号的钢丝圈进行纺纱，在中纱阶段各取10个纱样，然后进行成纱质量指标测试与分析。对钢领运行状况进行跟踪试验，观察钢领表面磨损和衰退状况。

　　3测试仪器YG172毛羽检测仪，YGB3乌斯特条干均匀度仪。

　　4测试方法与条件测试条件：实验室温度25Q相对湿度65%.毛羽测试方法：每批10管纱样，每只管纱检测10次，每次检测长度10tn测试2mm3mm的毛羽数。测试速度为30m/ni每次试验的毛羽数为这100个数据的平均值。

　　条干均匀度测试方法：对每次所取10管纱样全部进行测试，测试条干CV值和细节、粗节、棉结等指标。走纱速度为200mmi；测试时间为1m每次试验结果为这10个数据的平均值。

　　5测试结果与分析1成纱毛羽测试结果与分析表1不同类型钢领纺纱成纱毛羽对比钢领类型2mm毛羽数（根/10m）3mm毛羽数（根/10m）普通光钢领轴承钢钢领合金钢领亚光钢领镀铬钢领自润滑钢领瑞士TITAN钢领从上表试验对比结果可以看出，纺制T/C65/35 15.3tex这个品种的纱，采用五种类型的国产新型钢领和瑞士TTN钢领在同等条件下纺出纱的毛羽数都比普通的抛光钢领要少。以3mm毛羽数为例，轴承钢钢领，减少了71%，合金钢领减少了324%，亚光钢领减少了15.1%，镀铬钢领减少了71%，自润滑钢领减少了16.2%，瑞士TTAN钢领减少了55%.可以看出，国产新型钢领中轴承钢钢领和镀铬钢领对于毛羽的减少幅度比较接近，毛羽减少了10%左右。国产新型钢领中自润滑钢领和合金钢领毛羽形成较少，合金钢领对于毛羽减少的幅度更大一些，达到了324%.而采用瑞士TTAN钢领毛羽形成*少，减少的幅度*大，达到55%左右，对于毛羽数量的控制*为理想。结合企业在较长的生产实践选择了以上钢领进行了反复的对比后，认为国产新型钢领中合金钢领对于毛羽的改善*明显，其成纱质量能满足纺纱要求；采用瑞士TITAN钢领对于成纱质量的改善是*理想的。新型钢领能减少毛羽数量的原因是由于新型钢领表面摩擦系数小，纱线张力小，减小了纱线与钢丝圈的摩擦力，钢丝圈在钢领上运行稳定。此外，纺纱张力稳定和较强的气圈控制能力减少了纱线撞击隔纱板的机率。从而减少了成纱毛羽的产生。

　　2成纱条干及常发性纱疵测试结果与分析表2不同类型钢领纺纱成纱条干对比钢领类型条干CV细节粗节棉结（个普通光钢领轴承钢钢领合金钢领亚光钢领镀铬钢领瑞士TITAN钢领从上表试验对比结果可以看出，新型钢领常发性纱疵较普通抛光钢领均有一定的降低，成纱后的条干、细节、粗节、棉结都有了较大的改观，成纱质量明显改善。

　　3成纱断头率测试结果与分析表3不同类型钢领纺纱千锭时断头率对比钢领类型千锭时断头率走熟期（h）普通的光钢领轴承钢钢领合金钢领上车不需要走熟期亚光钢领镀铬钢领走熟期较长瑞士TTAN钢领不需要磨合期从表3的结果我们可以看到，使用新型钢领后，细纱断头数都明显得到减少。轴承钢钢领，减少了21.6%，合金钢领减少了45.9%，亚光钢领减少了43.2%，镀铬钢领减少了TAN钢领减少了54%.国产新型钢领中，合金钢领和亚光钢领对于细纱断头数减少的幅度比较大，而瑞士TTAN钢领对于细纱断头数减少的幅度*大，达到54%左右。新型钢领减少细纱断头的原因是由于其钢领表面粗糙度值减小。使钢丝圈运动时的“跳动”幅度减小，钢丝圈运行更趋平稳，从而降低了纱线的突变张力，使断头率得以下降。

　　5新型钢领纺纱性能分析5.1新型钢领改善成纱质量的机理分析毛羽、单强、条干和纱疵等是影响成纱质量*重要的指标。特别是毛羽，其对后工序的影响极大。从上面的测试结果可以看到：运用新型钢领纺纱，对于成纱毛羽、细纱断头数和成纱条干都有明显的改善。是什么原因造成新型钢领对成纱质量的改善呢，钢领和钢丝圈是环锭纺纱机中完成加捻和卷绕的重要零件，它们组成一对运动副，配套完成加捻、卷绕和控制纺纱张力的作用。纺纱张力是影响纱线毛羽及纺纱断头的重要因素，为稳定纺纱张力，钢领、锭子和导纱钩处于同一中心呈一直线，这是细纱机良好机械状态的基本条件。

　　而选择有**跑道的优良钢领和与之相适应的钢丝圈，同样是实现控制毛羽和纺纱断头的基本条件。钢丝圈在钢领上并非平移滑动，而是在不停地摆动和高频跳动，这样将对钢领产生冲击力。

　　因此，钢领跑道上所受的不仅是摩擦力和钢丝圈的正压力，同时还受到钢丝圈的冲击力。冲击力对钢领、钢丝圈的内部结构将产生一定的影响，长时间的频繁冲击谷易使钢领、钢丝圈材料疲劳，加速其衰退。同时，冲击力也是影响纺纱过程中张力变化的主要原因。

　　因此，应减小钢丝圈对钢领的冲击力，即平稳钢丝圈的运动。钢丝圈的运行状态直接影响到气圈张力，从而影响到气圈形态。钢丝圈的跳跃运动和倾斜运动导致气圈张力大小的突变，表现为气圈凸形的不稳定，忽大忽小，剧烈抖动，不时摩擦隔纱板和纱管顶部，从而容易产生毛羽，甚至出现断头。因此，钢丝圈的平稳运动是降低毛羽的关键。同时提高钢领的耐磨性能，降低磨损量，稳定运行状态，延长有效运转时间，来适应细纱高速、降低细纱断头、改善成纱毛羽、高效率的要求。

　　针对钢领的失效机理，可通过改善接触面的工作状况和提高钢领自身的抗磨损能力两种途径来提高钢领的性能，延长其使用寿命。

　　要减少钢领磨损，稳定纺纱张力，对普通钢领、钢丝圈就需要进行处理，其目的是改善各自的表面状态和运行性能，达到减少磨损，缩短走熟期，延长使用寿命，适应高速、优质、低断头的要求。性能优异、质量稳定的钢领、钢丝圈配套对毛羽的加和减少至关重要。为减少钢领和钢丝圈之间的摩擦，提高钢丝圈的速度，国内外科研工作者提出了许多有关钢领和钢丝圈表面处理的方法，并设计了各种形状的钢领钢丝圈以改善两者之间的磨损，研发了一些新型结构和新材料的钢领，延长使用寿命，提高纺纱速度。从目前市场上出现的新型钢领来看，普遍具有运转平稳、同钢丝圈磨合性好、耐磨损、抗热性能佳、表面硬度高及表面极度光滑等优点。其钢领工作面均衡光滑，具有一致的表面粗糙度和摩擦系数，有利于缩小纱锭之间的纺纱张力差异。钢丝圈运动通畅、平滑，纺纱张力稳定，且钢领使用寿命比普通钢领高出许多倍。通过应用SC-B5型数字闪光测速仪进行新型钢领与抛光钢领的纺纱对比试验，可以看到：新型钢领上钢丝圈运转稳定、跳动、振动频率及幅度都少，钢丝圈轮廓比较清晰，通道中积花少，宽畅干净；钢丝圈在亚光钢领上运行速度稳定，停顿次数少，停顿时间较短，表明钢丝圈在新型钢领上运行的平稳特性；新型钢领上钢丝圈飞行造成的纺纱张力比抛光钢领稳定，纱线碰隔纱板及纱管顶部的次数较少；新型钢领上的纱线通道比抛光钢领宽畅，外倾角也较小，表明新型钢领使钢丝圈运转平稳。这也进一步验证了运用新型钢领纺纱，对于成纱毛羽、细纱断头数和成纱条干都有一定程度的改善。

　　实践证明，新型钢领具有耐摩擦、使用寿命长的特点，减少了钢丝圈与钢领之间的粘着磨损应力，并稳定了对纱条的摩擦力，从而延长了钢丝圈与钢领的配合稳定期，减少了毛羽数量。

　　5.2新型钢领纺纱性能探讨从以上纺纱对比试验结果可以看到，钢领质量好坏，直接影响纺纱质量、纺纱效率及经济效益，若钢领使用不当，不仅影响钢领、钢丝圈使用寿命，而且纺纱张力不稳定，引起纱线毛羽加、细纱条干恶化、并使细纱断头加、生产效率下降。其中，决定钢领纺纱性能的主要因素是由钢领的硬度决定的。适当的硬度可以减少磨损率，使摩擦副具有较好的耐磨性。在所试验的新型钢领中，合金钢领有较突出的纺纱性能，就在于合金钢领具有极高硬度，工作面磨损极微，钢领跑道与钢丝圈接触面属异相摩擦，不易发生粘着磨损；决定钢领纺纱性能的次要因素是钢领的表面粗糙度。钢领、钢丝圈的主要失效形式是摩擦磨损，而机件的磨损主要从表面开始。因此，当结构形式、材料等确定后，零件的表面性能对其工作状态及使用寿命的影响就显得尤为重要。钢领表面粗糙度峰值越大，所需走熟期越长，从试验结果可以看到，镀铬钢领的表面粗糙度比普通抛光钢领、亚光钢领的都小，对成纱质量的改善要明显一些。

　　我们知道钢丝圈在钢领上运行应是相当平稳的，但抛光钢领却不能很好地做到这一点，原因在于粗糙度值大时，在钢领走熟期间钢丝圈的运动受阻、滞后，引起抖动，造成断头，纱线质量不稳。

　　瑞士THAN钢领无论是在材料的选用，还是在金属加工、热处理等方面都做了许多突破性的研究和开发，其纺纱性能和耐磨性能方面比国产钢领更为优异。钢丝圈运动通畅、平滑，纺纱张力稳定，且钢领使用寿命比普通钢领高出许多倍。如果TTAN钢领与钢丝圈配套使用的话，性能会更加明显，可进一步提高纺纱质量。

　　6结束语通过以上大量的试验结果和理论分析，结合生产实践，可以得到以下结论。

　　1采用五种国产新型钢领和瑞士THAN钢领在同等条件下纺出纱的毛羽数都比普通的抛光钢领要少。以3rnn毛羽数为例，轴承钢钢领，减少了7.1%，合金钢领减少了324%，亚光钢领减少了15. 1%镀铬钢领减少了7.1%自润滑钢领减少了16.2%瑞士THAN钢领减少了55%.细纱断头数也都明显得到减少。轴承钢钢领，减少了21.6%合金钢领减少了45.9%亚光钢领减少了43.2%镀铬钢领减少了243%瑞士THAN钢领减少了54%.国产新型钢领中以合金钢领的纺纱性能*好，究其原因是合金钢领上的钢丝圈运转十分平稳，纺纱张力均匀。瑞士TTAN钢领的纺纱性能突出在于瑞士TTAN钢领其材质为高质量的滚珠轴承钢，采用高压渗透方式将合金钢的材料非常均匀地分布在钢领表面，在高速回转时，不因温度升高而发生表面熔损和钢丝圈微粒熔合在钢领表面的现象。钢领、钢丝圈之间具有良好的纱条通道空间，纺纱张力稳定。

　　2钢领的优劣，直接影响到成纱质量的好坏。

　　钢领的好坏对成纱毛羽的多少起着决定性的作用，同时对纱线的单强、纱疵和条干都均有不同程度的影响。当今我国生产的纱线与国际上一些优质纱线相比较在质量方面还存在着相当大的差距，选择优质的关键纺纱器材，是我们提高纱线质量的重要手段之一。

　　3钢领选择应在满足其基本要求的前提下，以高速运行中断头少、毛羽低等为目的。钢领的研发应与钢丝圈配套；持久耐用、性价比高是优选的原则。使用新型钢领是今后棉纺企业的必然发展趋势，应大力推广新型钢领的使用。同时国内钢领生产厂家和科研人员应坚持走钢领的创新技术发展道路，积极开发出科技含量高、性价比高的新型钢领，进一步缩小与国外新型钢领的差距。