钢丝圈与钢领一对摩擦副，如果钢丝圈以42米/秒（相当于150公里/小时）的速度运行，使用寿命14天，那么钢丝圈运行的距离居然可以达到50000公里，施加给钢领的离心力高达500克，钢领表面润滑膜层在这种压力下长时间摩擦，很容易出现问题，对纺纱质量造成不利的影响，而钢丝圈的运行线速度超过其材质所能承受的工艺极限，就容易出现飞圈是问题。在锭速相同的条件下，钢丝圈的运行线速度与钢领直径有关，见表1。
国产普通钢丝圈的线速度一般不应超过40m/s，绝大多数在38m/s左右，生产29-9.7tex纯棉纱线，钢丝圈线速度一般在36m/s左右，可选择G、O、GS、OS等型号的钢丝圈。
当锭速突破17000rpm时、钢丝圈线速度达到38m/s以上时，必须选用散热、耐磨性能好的的钢丝圈，同时配套较窄边的钢领，如瓦楞型截面的W261、W321钢丝圈，配PG1/2钢领。6903、722 、7201、FO、FU、BR、9803等型号的钢丝圈配PG1钢领，线速度可以达到38m/s，OSS、RSS等型号的钢丝圈配PG1/2钢领也能38m/s的线速度。如果线速度在38-40m/s的范围内，在控制好使用周期的情况下可以选用W321、FU、BU、BC6、BC-8型号的钢丝圈，但使用寿命普遍较短。国产新型钢丝圈配套使用新型钢领，钢丝圈运行速度可以提升突破到40m/s。
一、纺织企业选配
钢领钢丝圈的三阶段
1.1 调研市场
摸清高端制造厂家（包括进口商）的品种规格、性能、价位，重点听取其他纺企使用效果与评价。
1.2 器材进厂及上车试用
新钢领上机前按规定检测三度（圆度、平行度、平面度），按照小试-中试-小批量-全面推广使用-综合评价的步骤进行试用。
要检测十大指标：启动性能、跑合性能、运转性能、锭子速度、磨损特性、使用寿命、断头率、耐磨性、锈蚀惰性和纱线质量的稳定性。
1.3 纺纱质量稳定性的长期跟踪
由生产技术部门安排定期检测钢领钢丝圈的磨损状态、使用寿命、断头变化趋势，以及纱线质量的波动情况，听取生产一线操作工对钢领钢丝圈启动、跑合、运转三大性能及断头率指标的意见。新钢领钢丝圈上车后的走熟期，好的钢领只需在第一落纱时减轻一号钢丝圈。生产紧密纺品种，一个揩车周期（10天左右）后钢丝圈的挂花率应控制在3%以内。
二、高速条件下钢丝圈的选择
在选择钢丝圈型号时，要防止把圈形（型号）与截面形状（或者叫钢丝外形）混淆，如进口布雷克仅蓝宝石（Saphir）钢丝圈就有约30种不同的形状及截面组合。
钢丝圈的形状主要有5类：C形、扁平、椭圆、N形、（长丝加重加捻）和J形（ORBIT）（配锥面钢领）。
截面形状主要有：矩形、圆形、弓形、瓦楞形及其在这些传统截面形状基础上的变形等。
钢丝圈型号是圈形与截面形态的综合表征，如椭圆圈形+宽半圆形的型号，型号命名为：EL udr，也有将截面形放在圈形前面的，如R+F钢丝圈表达：hr EMT。
圈形决定了纱线通道的大小，重点调整所纺纱线号数粗细。
截面形状影响钢丝圈的耐磨性能、散热性能等，与所纺纤维及品种质量有关。
2.1 钢丝圈圈形的选择
国产高端钢丝圈外圈形状与国际著名品牌是相同的，通常有EL、EM、UM、MM、UL、ES、SEL、EW等圈型。
按纱号粗细对应弓形：EM型——粗号纱；MM型——中号纱；EL型——细号纱；SEL/ES型——特细号纱。
（1）圈型为SEM、UM、ES型的钢丝圈重量轻、质心低、片材宽厚比小，配PG1/2钢领，适合紧密纺特细号纱的纺纱。
（2）圈型为EL、SL型的钢丝圈弓形低、纱线通道小、质心低，适合纺细号纱、紧密纺纱和赛罗纺纱。
（3）圈型为HW、MM型的钢丝圈弓形适中、纱线通道适中，适合纺中号纱。
（4）圈型为EM、UL型的钢丝圈弓形较高、纱线通道大、质心高，适合纺粗号纱，其中EM型钢丝圈适合包芯纱、色纺纱、粘胶类、赛络纺纱。而EW型钢丝圈适合化纤与棉，化纤与化纤混纺品种。
2.2 钢丝圈截面形状的选择
根据工艺要求的不同，可选配不同的钢丝圈截面形状，新型钢丝圈截面常见五种：f、 dr、udr、rf和hf型。
（1）f形为扁平形。最大优势是生产纯棉精梳纱或人造棉时，运行过程中可以将较长的毛羽切断，毛羽可以减少15%。但线速度通常控制在36m/s，适合于平均锭速，否则钢丝圈使用周期可能会降低一半。
（2）dr（或hr）形为半圆形。适合生产高性能棉纱、混纺纱和化纤纱，高速运行中加工短纤维品种时接触点小，对纱线纤维损伤小，最大优势是络筒时棉结增长率较低。
（3）udr形为宽半圆形。该截面形状是市场上用得最多的形状，与钢领轨道接触面大，同等条件下压强小、散热好、磨损少，在赛络及紧密纺上广泛运用。EL fc型钢丝圈配PG1/2钢领，线速度可达到40m/s左右，EL gc型钢丝圈适合生产常规纯棉、涤棉、粘胶及混纺、腈纶等纱线品种，线速度最高可达42m/s。
（4）rf形为圆/平形。纱线通过处呈圆形，保护纱线中纤维不受磨损，其他部分则为平面，比圆形获得更高的锭速，可提高使用寿命，比较适合腈纶纱、包芯纱、化纤纱等特种纱线的生产要求。
（5）hf形为半圆平。适合生产纯棉精梳高档次特细号纱，有利于降低毛羽及断头。
对部分特殊纤维（如调温纤维、粘胶包芯纱）来说，为了减少棉结，选择带定位功能的钢丝圈更好，如UM型、MM型等。同等条件下，从降低钢丝圈线速度、稳定纱线张力、减少断头、保证质量、适纺品种范围等角度综合考虑，配用直径40mm的钢领性价比较高。此外，选用钢丝圈的型号，还要根据钢领的性能特点、几何形状来优选配置。
三、在高速高品质条件下
选配钢丝圈应关注的问题
3.1 纯棉品种钢丝圈的配套
（1）机采棉。机采棉轧花质量差、杂质多、纤维长度短、断裂比强度低，生产中的质量控制重点是要棉结，因此钢丝圈时应选配刮擦力小、接触面大的宽半圆形或薄弓形钢丝圈。
（2）手摘棉。手摘棉相对而言杂质少、纤维长度长、断裂比强度高，生产中的质量控制重点是毛羽，可以选择矩形截面的钢丝圈。
（3）为保证适应各种原料、不同时间段、不同品种的变化需求，钢丝圈与钢领的配套优选，应保证棉结、毛羽等质量指标控制在客户质量要求60%左右。
3.2 非棉纤维品种钢丝圈的配套
我国约有一半左右的企业在生产差别化纤维及纤维素纤维，既有手感柔软、初始模量较低、强力较小的纤维，如木棉等，又有手感硬挺、弹性大、强力高的纤维，如芳纶等。与天然纤维相比，非棉纤维一般平滑性较差、质量比电阻较高、含油剂不均匀，有些纤维的回潮率偏低，造成纤维与纺纱部件的摩擦较大，容易产生静电。因此生产这种纤维时，钢丝圈选配不当容易形成棉粒与落白粉现象。
（1）粘胶类纤维。纤维的强力低、伸长小，尤其是湿强远低于干强，在纺纱过程中易损伤，易产生棉结。
粘胶类的纤维有普通粘胶、高湿模量粘胶（富强纤维）、强力粘胶（钮代尔）、阻燃粘胶等类别。普通粘胶按光泽的不同，又可分为有光、半光和无光三种；按二氧化钛（TiO2）含量的不同，又可分为超有光丝（不含二氧化钛）、有光纤维（含二氧化钛0.1%）、半消光纤维（含二氧化钛0.3-0.5%）、全消光纤维（含二氧化钛2.5%）等。含二氧化钛越低，纤维的光泽越亮、滑移性越强、摩擦因数越大、对钢丝圈磨损越大。因此次应根据纤维的具体特点精细选调钢丝圈型号及重量。粘胶、莫代尔、腈纶等纤维强力低，尽量选配自润滑效果好的钢领，避免纺纱中过度摩擦，常用钢丝圈型号有6903、FO、W321等圈型，其中FO钢丝圈适于生产常规粘胶纱，寿命明显好于6903钢丝圈。粘胶紧密纺品种选择EM gc型或者EM fc型钢丝圈，纺特细号粘胶类钢丝圈必须有优异的导静电能力，选择H/D（高/宽）偏大圈形，与钢领接触面较大弓形或瓦楞形钢丝圈，且重量必须得当，一般比纯棉重30%左右。进口圈型可以选用HW、UL、UM、EL型等。
（2）差别化纤维。差别化纤维具有长度长、强力高、油剂重、截面形状不同、纤维细度粗细不一等特性，钢丝圈应选择散热性能好、耐磨性能好、通道宽畅、与纤维的摩擦力小、搭配合理的钢丝圈与钢领。如EW fc及EL gc系列蓝宝石钢丝圈搭配高耐磨黑金刚钢领（硬度达到HV1800以上）。除了常规平面钢领及钢丝圈，也可以选择锥面钢领及钢丝圈。如纺中粗号纱（58-10tex）可以选择自润滑性能、散热性好的BC6（3.1边宽）下支承多点接触的钢领及钢丝圈，中细号纱（19-7tex）可以选择BC9型（2.5边宽）的钢领及钢丝圈，可以有效解决飞圈问题，延长一倍左右的使用寿命。
3.3 钢丝圈清洁器的使用
在生产高端紧密纺纯棉时，要高度重视钢丝圈清洁器作用的发挥。使用普通的钢丝圈清洁器，钢丝圈外脚部位很容易出现挂花现象，而采用锯齿式清洁器则可以有效解决这一问题。使用中要注意，个别国产清洁器在冲齿时会造成反面毛刺问题，从而使挂花更严重。推荐使用HY-1433型刀片式锯齿清洁器，有较好的防挂花、防缠绕效果，有利于控制成纱棉结和毛羽。
3.4 重视钢丝圈使用周期的管理
钢丝圈的使用周期管理不当，容易出现成纱毛羽波动大、影响布面风格的问题，主要体现在：
（1）毛羽值偏高，导致针织布面不清晰，染色效果差。
（2）毛羽CV%差异较大，特别4-6mm毛羽多，布面不平整。
（3）喷气织机影响开口不清晰，影响生产效率及断头，同一纬纱或相邻纬纱毛羽差异较大时，会出现色差横档。
（4）在织造中，毛羽容易因擦刮而形成棉结，也会影响染色布的外观。
（5）在针织机上，长而密的毛羽容易在钩针通道中形成棉球、棉结，进而影响布面质量。
总之，应加强运转管理，严格控制钢丝圈的使用周期。不要以生产厂家承诺的可使用天数作为钢丝圈的使用周期管理依据，要根据品种、车速等具体条件，通过试验来确认。比如某企业生产CJ9.7tex纱线，采用进口中弓形蓝宝石9/0钢丝圈时，使用周期为9天，后来优化改用低弓形镀镍7/0钢丝圈，使用周期延长到13天，大幅度降低了钢丝圈的消耗量。
四、钢领钢丝圈制造企业的创新之路
4.1 强化与纺织企业的技术对接
钢领钢丝圈制造企业应深入到纺织企业的生产一线，摸清钢领钢丝圈与原料、工艺、质量、环境、管理等方面的关系，积累钢领钢丝圈的使用经验，并通过云计算、云平台、大数据的整合，将纺织企业千家万户成熟的使用经验、技术参数进行分门别类整理、提炼和优化，并根据用户企业的具体情况，形成系统的优选方案反馈给纺织企业，进行有针对性指导，提升纺织企业钢领钢丝圈的应用效果，提高生产效率和产品质量水平。
4.2 钢领钢丝圈设计与制造过程的创新
钢领钢丝圈的设计和制造，要紧贴市场需求，不能闭门造车，要有过硬的实用性能指标，如钢丝圈除了表面要光滑致密、具有优良的耐磨性、自润滑性及抗腐蚀性等基本要求外，突破口主要有以下几个方面：
（1）单只钢丝圈的重量一致性要好，重量偏差控制在±1%之间。
（2）气圈的一致性要好，基本无走熟期。
（3）在赛络紧密纺等新型纺纱品种上使用时，在满足高品质纱线质量要求的条件下，使用寿命要确保12天，力争15天以上，防止高速楔住，钢丝圈与钢领摩擦因素（f值）控制在0.08-0.12之间。
4.3 掌握纺纱过程中的规律性
目前，各种新型纤维不断涌现，给钢领钢丝圈性能的适应性带来了很大的挑战。因此，钢领钢丝圈制造企业应以不同纤维、不同品种的纺纱特性为切入点，与相关纺织企业做好精准对接，切实展开有针对性的研究和攻关，对接重点试验品种进行数月（钢丝圈）、数年（钢领）的跟踪研究，全面、系统地掌握在纺纱全过程中钢丝圈对毛羽、棉结、纱疵等指标的影响程度及规律，一个成熟的产品，可能要经过几十次、上百次的试验论证。
以环锭纺纱短动程升降规律为例（钢领板升降的张力变化、大小纱的张力变化等），要掌握生产不同的品种、在使用不同型号的钢丝圈时，不同阶段的纺纱张力对纱线主要质量指标（重点是毛羽、毛羽CV%、棉结等）的影响，在不同的温湿度条件、不同的纺纱速度、不同的纤维及支数等情况下，弄清钢丝圈圈形规格、各个技术参数对温升、抗热效能、磨损速度（弄清粘着磨损、腐蚀磨损、磨料磨损、热疲劳磨损等机理）、对钢领细微焊结的影响，以及生产过程中出现飞圈、挂花、断头等问题的规律。特别是在突破2万转/分钟的情况下，减少断头、飞圈、磨损、张力波动等问题的措施，掌握真正的第一手资料，反过来指导改进设计方案，优化提升产品质量。
钢丝圈的使用寿命是纺织企业最关注的指标之一。有些国产钢丝圈的使用寿命只有进口钢丝圈的三分之一，究竟是什么原因造成的这种差距？这是值得业界同仁重视和需要探讨问题。特别是目前各种新型纤维的不断涌现，对钢丝圈的适应性和使用寿命提出了更高的要求，这也是需要业界同仁不断创新和突破的关键技术。归根到底，我们需要加强基础科学研究，加快技术人才培养，才能迎头赶上。
五、结 语
根据我国纺织企业目前大量生产非棉纤维及差别化纤维纱线品种的现状，要想使钢领钢丝圈达到高速生产的质量要求，钢领钢丝圈制造企业必须从基础理论上下功夫，在制造工艺过程找秘诀，打造自主核心技术，在稳定性、使用寿命上取得进一步的突破，在钢领钢丝圈的配套使用上要更加细化、序列化，更好地指导纺织企业的生产实践，让纺织企业用较少的投资达到高效、个性化、定制化的需求。
作者：缪定蜀 苏州市纺织工程学会
