摘要：针对纤维素纤维的特点，提出了纺制纤维素纤维纱线对钢领钢丝圈选型配置的特殊要求，并根据生产实践，认为高精密合金钢钢领配薄弓型截面或瓦楞型截面钢丝圈是纺制纤维素纤维的最佳选择。
关键词：纤维素纤维 钢领钢丝圈选型配置 高精密合金钢钢领 薄弓型 瓦楞型 毛羽
前 言
钢领钢丝圈是十分重要的纺纱器材。尤其是近几年随着细纱机性能的不断提高，对钢领和钢丝圈的性能也提出了更高的要求。钢领要求高速度、大卷装、高适应性。钢丝圈则要求散热性能好、使用寿命长，尽量减少棉结、毛羽和断头的产生。对纤维素纤维而言，由于它有自己的特殊性能，纤维长、油剂重、熔点低，因此，除了具备普通纤维对钢领钢丝圈的要求外，还必须更加耐磨，通道更宽畅光滑。截面更合理，与纤维的摩擦性能更好、散热性能更佳。同时，钢领与钢丝圈的合理搭配，对成纱质量、生产效率、器材消耗的影响也十分显著。长期以来，我公司着力打造纤维素纤维纱线领先者的地位，通过反复摸索和实践，在纺制纤维素纤维纱线尤其是差别化纤维纱线中如何应用好专件器材方面积累了丰富的生产经验。本文仅就钢领钢丝圈在纤维素纤维纱线上的应用谈一点粗浅体会，仅供参考。
一、钢领钢丝圈对成纱质量的影响
众所知之，钢领和钢丝圈对纺纱生产和质量的主要影响体现在纺纱断头和成纱毛羽上。对高支纱而言，对棉结也有一定程度的影响。根据有关资料介绍，钢领和钢丝圈造成的成纱毛羽占30~40%，对纺纱断头的影响占20%以上。另外，钢领和钢丝圈的配合对成纱强力和纱疵也有一定程度的影响，主要是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增加。
二、纤维素纤维对钢领钢丝圈的要求
纤维素纤维与传统的天然纤维相比，物理性能有着自身的特点。其强力低，伸长小，尤其是湿强远低于干强（少数新型纤维如莫代尔、天丝除外），在纺纱过程中易损伤，产生棉结，尤其是高支纱。同时由于纤维长，与金属摩擦系数大，再加上熔点也较低，因此极易产生熔融现象。另外，纤维素纤维在纺丝过程中，使用的某些化学物质如残硫量等会有少量残留在纤维表面，加上纤维中油脂问题等均会对金属有一定的腐蚀性。因此根据以上对纤维素纤维纺纱特性的分析，可知纤维素纤维要求钢领钢丝圈除应具备常规钢领钢丝圈的性能外，还必须在以下几个方面有特殊的要求：
⑴具备优良的抗静电、防止静电积聚能力；相对湿度较低时，对静电荷有良好的散逸功能。
(2)较好的耐磨性，耐油抗污，对残余硫、油剂等具备较好的化学稳定性。
(3)更宽畅的纱线通道，更合理的钢丝圈截面，更多的钢领钢丝圈接触面，降低摩擦，增加散热，减少熔融。
三、钢领的使用经验
钢领不仅是纺织厂的重要消耗品，还关系到用工量，更关系到产量和质量，随着技术的进步，钢领的作用日益突出，因此，做好钢领的选型及完善使用方法十分重要。
3.1 钢领优劣的评判标准
通常钢领优劣的评判标准有以下几点：
有理想的硬度和充分的散热性能，有光滑的跑道，制造精度高、粗糙度、圆整度、平整度等符合技术要求，且一致性好，批次间无差异。走熟期短，可以在车上长期使用，适合高速，且毛羽少、断头少，中途一般不用单独更换钢领，挡车工的看台数稳定，保证用工量不增加和产量不减少。
这些判断钢领优劣的标准，主要体现在钢领的截面几何形状、跑道、材质、制造精度和良好的表面处理等方面。因此，我们必须认真对待钢领选型工作。
3.2 钢领的选型
根据对纤维素纤维特性的研究，纤维素纤维钢领的选用除了对材质、表面摩擦系数有特殊要求外，其余与普通纤维要求一致。
3.2.1 边宽及直径的选用
一般情况下，纺制10支以下纱线，选用PG2钢领；纺制10~60支纱线，选用PG1钢领；纺制60支以上纱线选用PG1/2钢领。但在实际使用中，为了简化调换钢领以及便于选配钢丝圈的需要，我们在纺制60~120支纤维素纤维纱线时仍然选用PG1钢领，只是直径尽量选用38mm或35mm，以控制气圈，防止炸断头，最关键的是防止棉结的产生。主要是高支纱成纱截面纤维根数少，在一定的锭速条件下，如果采用大直径钢领，配用与之对应的钢丝圈，钢丝圈线速度达到40m/s，势必造成钢丝圈离心力增加，运行不稳，纤维在通过钢丝圈时受纺纱张力的作用拉伸或松弛，使纤维受钢丝圈刮擦积聚而形成棉结。此外，纱条在运行中受到的离心力增加，也容易使纤维尾端伸出纱体而形成毛羽。这方面我们有过很深刻的教训，为了减少络筒用工，减轻落纱工工作量，我们在纺制80支天丝纱时，一度选用42mm的钢领。尽管断头不是很多，但棉结问题困绕了我们很长时间，直到将钢领直径调为38mm时才解决问题。因此，细号纱钢领直径应尽量减小，直径越小纱线张力越稳定，毛羽越少，断头越低。但钢领直径小则成纱卷绕直径小，导致落纱时间缩短，增加了落纱工的劳动强度，要权衡对待。
3.2.2加工精度及材质的选用
有人曾作过精辟的比喻，钢领相当于钢丝圈运行的一条高速公路，钢丝圈比作路上的车，纱线就好比车上的人。车在路上要开得快，那么路一定要好，不能坑坑洼洼。圆度、平行度与平面度就是衡量钢领这条高速公路的重要指标。所以我们在选型时一定要重视上述三个指标。如果圆度、平面度与平行度都好，这条轨道显现出又平又直，钢丝圈运行顺畅、平稳，纺纱自然好。对纤维素纤维来说，由于熔点低，容易熔融，因此对摩擦系数要求很高，因此，通常选用高精加工的钢领。
材质对钢领的寿命、毛羽影响也比较大。普通碳素钢领不耐磨，极易出现出现热粘着磨损，纺棉时一般六个月左右就要开始回磨。而轴承钢钢领具有良好的抗氧化功能、硬度高、抗耐磨性能好，使用周期长，无须下机精磨，成纱质量好、毛羽少。特别是对于油剂较重、具有一定含硫量的纤维素纤维来说，该种钢领特别适用。鉴于进口钢领价格十分昂贵，我们对国产钢领进行了反复对比试验，经过长达四年的验证，我们找到了能于进口钢领蓖美的钢领，无锡锡荣合金钢钢领及猫头鹰牌精密钢领。
3.2.3形状的选用
钢领与钢丝圈是一对摩擦副，钢领的几何形状决定钢丝圈的配合运行情况。目前，钢领的结构大致有以下几种：PG型、BC型、DB型、ZM型等，每种形状的钢领都有其优缺点，其中最常用的是PG型。生产实践证明：ZM型锥面钢领和BC型下支撑钢领所纺管纱的毛羽明显好于普通钢领，成纱测定指标表明，所纺管纱的粗细节较低，张力不匀下降。我们曾在OUTLAST纱线上使用过一段时间，效果不错。
但是锥面钢领也存在明显的不足，主要钢丝圈使用寿命短，对纺中号纱时存在表面高速性能易于衰退，失去控制气圈能力和纱线通道不畅的缺陷，迫使钢领、钢丝圈的实际使用寿命缩短。同时，钢丝圈的选配型号有限，不能适应多种纤维的需要，改换纱支不方便，因此，在实际生产中一般不使用锥面钢领。
对纤维素纤维来说，对钢领的形状没有特殊的要求，各种形状基本适用，但是由于我们纺制的纤维素纤维纱支较杂，为了方便，一般选用PG型钢领。
综合以上选用原则，我们在纺制纤维素纤维纱线时一般选用高精度合金钢钢领，厂家一般以无锡锡荣合金钢钢领及猫头鹰牌精密钢领为主，还有部分进口布莱克钢领。
经过长时间的实践证明，该种钢领一致性较好，3mm毛羽值、毛羽CV值和千锭时断头率较好，而且使用寿命长，保养方便，深受工人欢迎。尽管一次性投资较大，但平摊到每年消耗费用不足2.1元，而且未统计减少用工、提高品质带来的经济效益，因此，其性价比较高。
3.3维护与保养
选型正确后，维护保养很重要，如果维护保养不当，将达不到应有的效果，甚至适得其反，大大缩短钢领的使用寿命。首先新钢领在使用前应进行去油污、防锈处理，否则上车难以磨合，而且会出现油污纱。同时为了保证新钢领的正确效果，缩短钢丝走熟期，必须作好安装和调试工作。首先正确调节好清洁器隔距，否则，太近打毛纱，太远又起不到作用。然后好调整钢领、锭子、导纱钩的同一中心，保证钢领正常纺纱，这一点很重要。实践证明，纺纱毛羽的多少主要与锭子、钢领、导纱钩的偏心关系大，与锭子速度关系不大。偏心大，纱线张力波动大，造成毛羽多。同时，偏心大，造成纺纱卷绕角度大，引起钢领的单侧磨损。
为了防止钢领生锈，平时不用的备用钢领应贮藏在能保持恒温的烘房内保存。在寒冷季节里，为了防止钢领上车出汗现象，钢领要放在与车间温度相近的室内。
纤维素纤维钢领的维护保养方法与上述方法大体一致。只是对有些油剂特重的纤维如天丝纤维、空调纤维等，须在中途用软回丝擦一下钢领跑道，以保证顺畅的跑道，但切忌用酒精或汽油擦拭。
四、钢丝圈的使用经验
钢丝圈是环锭纺加捻的重要工艺部件，没有钢丝圈，无法加捻，也无法卷绕，所以钢丝圈虽小但非常重要。正确选配和使用钢丝圈，不单影响纺纱断头和成纱质量，同样也影响生产成本。实践证明：正确选配好钢丝圈是使用好钢领的重要条件，不同的钢领、不同的纤维要选用相适应的钢丝圈。
4.1钢丝圈优劣的评判标准
通常钢丝圈优劣的评判标准有以下几点：
钢丝圈上车容易，装嵌方便、飞圈少，走熟期短，细纱断头稳定；拎头爽快，特别是在小纱时拎头应轻和接头不困难；高速运转时抗锲性能好，纱线通道宽畅，且气圈稳定，不出现气圈强力过紧或过松的抖动现象；材料硬度适中，富于弹性而不变形。成纱毛羽稳定，使用寿命长。
4.2 钢丝圈的选型
钢丝圈的选型关键有三点，圈型（型号）、截面形状（与钢领接触面）和重量（号数）。纤维素纤维与金属摩擦系数大，熔点低，要求有良好的散热性能，因此在圈型和截面形状的选择上与普通棉纱有所不同。
4.2.1 圈形的选用
钢丝圈的型号很多，工厂主要根据钢领边宽所纺支数（号数）锭子速度等因素选择合适的钢丝圈。常用的钢丝圈型号有6903、FO、OSS、W321等。纤维素纤维熔点低，与金属摩擦系数大，要求更宽畅的纱线通道，散热性能好，一般使用6903或W321等圈型。进口圈型一般用C1UL型，通道宽畅。对部分特殊纤维来说如空调纤维和人棉包芯纱，为了减少棉结，可能需要带定位功能的钢丝圈，如C1UM型等。对紧密纺纱线来说，由于紧密纺毛羽的大大减少，无力提供滑润保护作用，因此纱线与钢丝圈磨损加剧，其纺纱通道必须能承受超大的摩擦力，否则会造成大量断头和飞圈。因此我们选用了低弓型钢丝圈C1EL型或C1SL型。
4.2.2截面形状
钢丝圈的截面形状，主要是为了解决与钢领的接触面，减少摩擦数，增加散热，提高耐磨程度。
钢丝圈形状分（1）圆形（2）矩形（3）薄弓形（4）瓦楞形等。纤维素纤维熔点低，易熔融，因此钢领与钢丝圈的接触面积应比棉纤维大，利于散热，一般以薄弓形、瓦楞形为主。对高支包芯纱，为了防止滞后棉结的产生，可能需要圆形截面。对于紧密纺纱线，根据瑞士Bracker公司F.oberholzer建议，纺制混纺及特殊纱线则用标准半圆形纵断面较好，因此我们在纤维素纤维紧密纺纱线上选用了udr截面，效果较好。
4.2.3重量
钢丝圈重量的选择则简单得多，一般根据纤维种类、锭速、纱号等来选择。但不能过重或过轻。钢丝圈过重，纺纱张力大，纱条气圈小，使得钢丝圈对纱条的摩擦增加，致使纱线与筒管顶端碰撞而产生毛羽；钢丝圈过轻则纺纱张力过小，纺纱气圈大，纱线与隔纱板摩擦而产生毛羽。因此，钢丝圈重量必须得当。
一般选配原则是：
纤维长，均匀度好，钢丝圈重；纤维润滑性能好，较重的钢丝圈；较高的锭子转速，较轻的钢丝圈；新钢领，较轻的钢丝圈。一般温度高时，钢丝圈宜偏轻掌握，相对强度高时，气圈段的纱条质量增加，气圈凸形大，钢丝圈宜偏重掌握。对纤维素纤维由于长度长，因此其重量一般比纯棉重30%左右。
综合以上选配原则，我公司在纺制纤维素纤维纱线时，一般选用纱线通道宽畅且截面为瓦楞型或薄弓型的钢丝圈，国产以772和W321为主，进口则以C1UL UDR或C1ELUDR为主，厂家国内以较知名的重庆金猫、无锡猫头鹰、咸阳恒兴为主，进口则以布莱克和卡特为主。
五、钢领与钢丝圈配套使用注意事项
钢领与钢丝圈配套工作的好坏影响细纱毛羽、断头、棉结，同时，也关系到挡车工人劳动强度，钢领钢丝圈消耗等问题。因此，必须慎重对待。通常衡量钢领钢丝圈使用是否确当的标准是细纱生产时断头率的水平和钢领的使用寿命。若断头率低，断头合格率高，则说明钢领钢丝圈使用得当，否则就是配套有问题。另外还可从走熟期的长短及钢丝圈的纱线通道和磨损部位来鉴别。配合良好时，走熟期短，钢丝圈的磨损部位与纱线通道之间的距离约为纱线直径的1.3倍。
在生产实践中，由于钢丝圈在一定品种范围内调整比对钢领的调整简便快捷，因此配套使用以钢丝圈为主。具体的配套工作，前人总结的三看、二试、一听及四个一点工作法对我们实际配套工作起着很大的帮助。对纤维素纤维而言，由于其静电大、熔点低等原因容易起毛羽棉结、落白粉等，更应作好配套工作。
根据我们多年的实践，为了纺制高质量的纱线，我们认为配套工作还必须注意以下问题。
5.1 系列化
日常生产中，通常是采用调节钢丝圈号数来控制气圈状态和稳定纺纱张力的，尤其是纤维素纤维吸湿能力特强，不同区域钢丝圈使用也有可能不同，不同机型有时钢丝圈配套也有所不同，因而应具备一定范围号数的钢丝圈，作好钢丝圈系列化工作。为了防止用错，必须加强对运转值车工钢丝圈使用情况的检查，杜绝用错钢丝圈，可在每台细纱机的车头安装—个盛钢丝圈的小容器，由专人负责补充。
5.2 周期管理
钢丝圈在钢领上作高速干摩擦运转，钢领使用一段时间后会产生磨损，尤其是纤维素纤维磨损更为严重，而磨损后的钢领对成纱毛羽、断头有一定程度的影响，因此针对钢领在使用过程中内跑道变化，对每台钢领须建立一张用来跟踪记载钢领使用周期表格。管理人员可根据台卡掌握各机台钢领周期状况，结合平车计划将到期的钢领下车处理。一般普通钢领满六个月或满九个月再进行精磨后上车使用，合金钢领使用40个月左右试磨损情况看是否报废。主要是通过接头时拎头手感、气圈形态、钢丝圈磨损状态间接推断，也可送到生产厂家进行金相试验观察。
钢丝圈同样注意周期管理。合理的钢丝圈使用周期应根据纺号数、锭速、原棉品质等因素以及根据断头情况及管纱毛羽CV值、毛羽值、毛羽增长值综合分析来确定，调换周期并非越短越好。对纤维素纤维来说，我们掌握的原则是：一般国产钢丝圈周期为12~15天左右，进口钢丝锯周期为20~30天左右，均随擦车周期调换。
5.3 硬度搭配
钢丝圈硬度宜低于钢领，，有利于减少钢领磨损，提高钢领使用寿命。一般钢丝圈的硬度比钢领低HRC5~HRC8为好。通常以HRC57~HRC59最为合适，最大为HRC60。这点要引起重视，否则会严重损害钢领。有部分钢丝圈生产厂家片面追求钢丝圈的硬度和寿命，对其表面处理，如镀Cr、镀Ni-P、镀氟等，钢丝圈的硬度大于HRC61，有的硬度达HRC64~HRC65，比普通钢领的硬度还要高。因此，象这类钢丝圈必须慎重选用，合理选择钢领种类，否则，有可能不但达不到预期效果，反而会恶化成纱质量，增加钢领消耗。比如说，镀氟钢丝圈就不能和普通钢领或普通轴承搭配，国产钢丝圈不能和进口钢领匹配等。
5.4 设备基础
要合理使用钢领和钢丝圈，必须确保完好的设备状态。主要是钢领板和固定转动装置的支撑和导向正确无误；钢领和纱锭的中心位置一致，正圆形钢领要牢牢固定在水平座上，正确设置钢丝圈清洁器，钢领直径和纱管直径比例恰当。钢领要定期转动位置等。这是用好钢领钢丝圈的关键。同时，必须保证同台钢领使用时间一致，以便正确判定钢领使用时间，鉴别磨损情况，及时更换，避免不必要的浪费。
5.5注意磨合
磨合问题是个很重要的问题，涉及到能否用好钢领钢丝圈的关键。钢领要磨合，钢丝圈同样要磨合。
新钢领磨合一般选用比正常情况轻1~2号的钢丝圈（视气圈形态而定），开车24小时调换一次钢丝圈，以后可进入正常纺纱。对进口钢领磨合程序要求更高，要求开始纺纱2小时后更换，间隔8小时换一次，12小时换一次，24小时后换用正常使用的钢丝圈完成磨合，确保钢领上的轨道是温和渐进产生的。
这点很重要，实践证明钢领磨合的好坏直接影响钢领的使用效果和使用寿命。由于近年来钢领粗糙度的提高，钢领上车性能改善，不少企业轻视钢领的磨合，即不勤换钢丝圈，造成钢丝圈严重磨损，气圈大小不一，甚至产生断头、棉结剧增，影响钢领跑道的粗糙度，缩短钢领使用寿命。这是极为不妥当的，必须引起足够的重视。
钢丝圈的磨合程序一般在钢丝圈改变型号时进行，一般每24小时磨一次，共磨2次，第三次时进入正常使用周期。为了缩短钢丝圈走熟期，可配合使用钢领润滑脂或凡士林。
结束语
1、纤维素纤维长度长、熔点低、油剂重、强力低、吸湿强、具有一定的残硫量，因此选配钢领钢丝圈时必须根据其特点进行选择。
2、纺制纤维素纤维纱线使用合金钢钢领是最佳选择，既适应高速，减少断头、毛羽，又能延长使用寿命，降低成本，性价比较高。一般选用PG1钢领，适应性较广。
3、钢丝圈一般选用通道大、瓦楞型或薄弓型截面的进口或国产钢丝圈，散热性能好，能有效减少棉结、毛羽的发生，且使用寿命优于其他型号的钢丝圈。对特殊的纤维素纤维，可能需要使用圆形截面或带定位的钢丝圈。
4、钢领钢丝圈的选型很重要，但如何用好更为重要。无论国产还是进口钢领钢丝圈，都必须有一定的磨合过程，只是时间长短而已。
5、配套用好钢领钢丝圈，除了按照传统配套方法外，还要做好系列化、周期管理、硬度搭配、完善设备状态等工作。
参考文献：1、 王贵珍，棉纺钢领使用要求及其寿命的探讨，纺织器材，2005（5），20-222、 冉梅，钢领钢丝圈配套使用制约因素的探讨[J].纺织器材，2003（4）；32-353、 魏忠杰等，钢领使用的一点体会[C]，无锡锡海杯2010年全国推广应用创新型纺织器材提高成纱质量技术研讨会论文集，2010.3，310-3124、 屠珍雪等，钢领、钢丝圈配套使用和管理的若干认识[J].纺织器材，2005（3），40-425、 张相生等，浅谈钢领选型对细纱毛羽、细纱产量及成本的影响，[J].纺织器材，2009（1）；36-37
作者：邹小祥 江苏大生集团有限公司
