1 高性能钢丝圈和高性能钢领的概念

1.1 高性能钢丝圈

通过选择新材料、新装备、新型表面处理等新型制造技术，使钢丝圈制造精度和纺纱性能达到或满足以下项目内容要求的量化指标，可以称作高性能钢丝圈。

⑴ 单只质量偏差控制在1.5%以内；

⑵ 几何尺寸控制在0.10 mm以内；

⑶ 硬度偏差控制在30 HV0.2以内；

⑷ 单只使用寿命周期达到15天～20天

⑸ 上机几乎无走熟期；

⑹ 满足高速、高支、各种纤维的纺纱要求；

⑺ 达到或超越国外同

1.2 高性能钢领类产品。

通过选择新材料、新装备、特殊表面处理等新型制造技术，使钢领制造精度和纺纱性能达到或满足以下项目内容要求的量化指标，可以称作高性能钢领。

⑴ 圆度、平面度、平行度控制在0.01 mm以内；

⑵ 硬度达到HRA83以上，硬度偏差控制在1.0 HRA以内；

⑶ 钢领使用寿命达到5年以上；

⑷ 上机几乎无走熟期；

⑸ 满足高速、高支、各种纤维的纺纱要求；

⑹ 达到或超越国外同类产品。

2 对钢丝圈和钢领的重新认识

2.1 钢丝圈和钢领选配的重要性

随着紧密纺、赛络纺、包覆纺、色纺等纺纱技术升级步伐的加快，在排除其他专件器材对纺纱质量的影响因素外，钢丝圈和钢领自身制造质量水平是非常重要的，同时钢丝圈、钢领二者的最佳选配同样也是重要的，对提高纺纱质量、纺纱效率、减少用工等方面的作用更加凸显。

2.1.1 对纺纱质量的影响

钢丝圈和钢领作为细纱机上一对重要的关键摩擦副，完成纱线的加捻和卷绕功能。钢丝圈在纱线的拖动下除了在钢领上高速滑动外，还将与纱线表面直接接触，因此将直接影响纱线的条干、棉结、毛羽等质量指标。

2.1.2 对纺纱效率的影响

如果钢丝圈、钢领的制造质量优异，则在细纱机上的配合状态好。同等条件下，细纱机锭速达到18 000 r/min～20 000 r/min的高速纺纱，比锭速在15 000 r/min时的纺纱效率将提高20%～33%。

2.1.3 对减少用工成本的影响

如果使用长寿命的高性能钢领钢丝圈，可以将钢丝圈的更换周期由普通的5天～7天调整到10天～15天，那么换圈工作量将减少1倍。

2.2 钢丝圈和钢领是高科技产品

钢丝圈、钢领不再是一个简单的低值易耗品，而是一个实实在在的具有高技术含量的高科技产品。

过去传统的普通钢丝圈、普通钢领上车走熟期很长，由低、中速逐渐过渡到正常速度，使用寿命短，更换周期频繁，且个体差异大，纺纱很不稳定。多数棉纺企业还设置专门钢领房，配备专人管理，钢领使用几个月之后还要拆下抛磨，加润滑脂等。这正如我们原有的普通蒸汽、电气机车在普通铁路上行驶一样，起动慢、噪声大、不平稳，时速只能限制在几十公里，而且需要大量的维护保养人员。

也正如我国目前的高速列车在高铁的轨道上行驶一样，假如将高速列车放在原普通铁路上行驶，不但开不了高速，甚至很可能有列车出轨的危险。同样，如果将原有的普通机车放在高铁轨道上行驶，肯定也是达不到高速、高效的目的。钢丝圈好比列车，钢领就是列车运行的轨道。传统普通钢丝圈和钢领要提升为高性能钢丝圈和高性能钢领，它不仅仅是一个量的变化，而是一个质的飞跃。这正如原火车是传统制造，而高铁是高科技产品一样。

重庆金猫纺织器材有限公司，近年来研发成功的高性能钢丝圈和钢领产品，上车几乎无走熟期，可直接开高速，不需要低、中速过渡，且个体差异极小，使用寿命长，运行的稳定性和一致性好，钢领中途不需要拆下来再抛光，可以明显减少更换、维护保养用工。

更值得一提的是，钢丝圈是所有的机械产品中，唯一既有严格要求的几何尺寸精度和形位公差，又严格要求必须每只重量一致的产品，可见其制造难度之大，技术含量之高。

2.3 消除对钢丝圈、钢领制造精度的某些认识误区

（1）认为高性能钢领内外跑道圆度、上下平行度、平面度公差必须≤0.01 mm的要求高了，实际在使用中没有这个必要，理由是钢领安装在钢领板上时有安装误差。其实，这里忽略了一个最基本的事实，就是钢丝圈始终是在钢领的跑道上高速运行，这和钢领在安装时产生的位置误差不是一回事，因此，高性能钢领三个≤0.01mm的质量精度要求是必须的。

（2）钢丝圈、钢领在纺纱过程中，对纺纱质量、效率有十分重要的作用，但它不是影响纺纱质量的唯一因素，只是其中的一个关键影响因素。

（3）人们只将钢丝圈、钢领看成是分别不同的两个产品，而没有将其视为一对关键摩擦副，从而忽略了对钢丝圈、钢领的配套研发、配套使用研究。

3 高性能钢丝圈钢领的研发方向及重点

3.1 研发的必要性和紧迫性

作为环锭纺细纱机关键核心零部件的钢丝圈钢领，是纺纱过程中完成牵伸、加捻、卷绕成型等一对关键的摩擦副。钢丝圈和钢领的质量优劣，直接关系到成纱质量，更换品种和纺纱效率，对于发挥细纱机综合效能起到至关重要的作用。

同时，为了适应纺纱企业纺纱的六个转变：第一，纤维种类由比较单一的纯棉、化纤、麻纤维为主，向纯棉、混纺、化纤、麻纤维、竹纤维、蛋白纤维、碳纤维等多种纤维的转变；第二，纤维支别由普通的20 s～50 s为主，向50 s～150 s或100 s～300 s中高支系列的品种转变；第三，纺纱技术由普通的环锭纺提升到紧密纺、赛络纺、包覆纺等多种新型环锭纺纱技术的转变；第四，细纱机锭速由中低档13 000 r/min～15 000 r/min为主，向中高档17 000 r/min～20 000 r/min的高速转变；第五、纺织行业万锭用工由50人～80人向10人～20人，以及自动化、智能化、机器换人、减人增效的转变；第六、国产钢丝圈钢领要实现替代进口的转变。

以前国内高性能钢丝圈钢领，长期被国外产品所垄断，国内研发高性能钢丝圈钢领，是为了打破国外公司高价格垄断国内外市场的被动局面，提高我国纺织行业的市场竞争力，对于满足国内外纺织市场需求、提高纺纱速度以及实现纺织大国向纺织强国的转变具有重要的作用。

3.2 研发的主要目标及重点

3.2.1研发的重点

通过对钢丝圈钢领几何形状、生产用原材料、装备（机加工设备、热处理设备、抛光设备等）和机械加工技术、表面处理技术等方面进行升级及工艺开发，提高钢丝圈钢领的制造精度，改善钢丝圈和钢领的纺纱性能，延长钢丝圈和钢领的寿命。

3.2.2研发的主要目标

高性能钢丝圈使用寿命达到15天以上，高性能钢领的使用寿命达到5年以上。

3.3 研发的主要内容

3.3.1 材料升级

高性能钢丝圈材料的选择。目前国内钢材达不到质量要求，主要选择进口的高碳优质合金材料，从材质选择角度保证钢丝圈经过热处理后的金相组织和硬度，从而保证其具有优良的机械性能和纺纱性能。

高性能钢领的材料选择。目前国内钢领生产厂家主要选择轴承钢合金材料生产高性能钢领，用于替代进口钢领，满足紧密纺纱和高速环锭细纱机纺纱配套的要求。

3.3.2 加工装备和生产技术升级

3.3.2.1高性能钢丝圈加工设备

对片材、成形、热处理、抛光、表面处理等工序的生产设备进行了改造和流程再造，选用了节能减排的高新技术装备。

片材轧制设备：片材生产只需要用购进的规格圆钢丝通过高精度轧机一次性轧制成片材，就可以直接用于成型上机，整个钢丝圈生产周期由原来的15天缩短为8天，大幅度缩短了钢丝圈生产周期。钢丝圈片材的宽度和厚度尺寸偏差分别控制在0.015 mm和0.005 mm以内，表面粗糙度达到Ra 0.64。片材制造由过去的多步法改为一步法生产，大大降低了生产环节的质量隐患。

热处理设备：包括钢丝圈片材成型前的热处理和钢丝圈成型后热处理设备。其中，钢丝圈成型前的热处理设备，即钢丝圈片材的球化退火处理，现在国内主要选用罩式电炉实施球化退火新工艺，片材退火金相组织颗粒大小、硬度极差、表面光亮度等指标控制得非常好。

钢丝圈成型后的热处理设备：选择目前国内外最先进的淬火与回火一体化设备。该设备温度差异控制在5 ℃以内，有利于淬火马氏体和回火马氏体金相组织颗粒大小、硬度、韧性等机械性能指标的控制，保证钢丝圈热处理金相组织和硬度的一致性、稳定性和可靠性。

抛光设备：选择目前国内外最先进新型水抛光机和干抛光机，并配以多种不同形状的磨料磨削抛光工艺，使高性能钢丝圈表面粗造度控制在Ra 0.4以下。减少钢丝圈与钢领以及与纱线之间的摩擦力。

3.3.2.2 高性能钢领加工设备

选择目前国内最先进的生产设备：专用的钢管下料机，高精度数控车床，高级热处理淬火和回火一体化电炉，高精度数控平面研磨机，高精度内外圆跑道数控磨床，高精度抛光机，特殊表面处理设备，激光打字机，包装机等。经过高精度设备生产的钢领，其圆度、平行度、平面度等尺寸偏差均控制在0.01 mm以内，表面粗糙度控制在Ra 0.64以内，完全达到国外钢领的尺寸精度和表面粗糙度水平。

3.3.3 表面处理升级

3.3.3.1高性能钢丝圈

以前钢丝圈表面处理主要有两种方式：普通抛光处理和电镀处理。现在钢丝圈表面处理有六种方式：普通抛光处理、电镀处理、SP涂覆处理、NT纳米技术处理、BS（蓝宝石）表面处理和TP（黄晶）复合表面处理。

不同的表面处理方式，使钢丝圈具有不同的纤维适应性和不同的纺纱特性，BS（蓝宝石）表面处理和TP（黄晶）复合表面处理是目前国内外钢丝圈生产最先进的两种新型表面处理，高性能钢丝圈主要采用这两种表面处理方式。

3.3.3.2高性能钢领

以前钢领表面处理主要有两种方式：普通抛光处理和普通电镀处理。现在钢领表面处理主要有五种方式：普通抛光处理、SP涂覆处理、HD黑氮处理、JD精密电镀处理、FH复合表面处理。其中，HD黑氮处理、JD精密电镀处理和FH复合表面处理是目前国内最先进的三种表面处理方式。其主要纺纱特点：经处理后的钢领产品上机几乎无走熟期，不需要开低速过渡就可以直接开高速，使用周期能够达到4年～6年以上。

高性能钢领JDMHg+FHMHg，主要采取JD精密电镀处理和FH复合表面处理，根据不同用户订货需求，对出厂的所有高性能钢领，进行相应表面处理后再销售给用户，保证了出厂产品的品质。

3.4 近年来在高性能钢丝圈和高性能钢领研发方面取得的丰硕成果

最近几年，重庆金猫纺织器材有限公司相继推出的BS（蓝宝石）钢丝圈、TP（黄晶）钢丝圈；及其与之配套使用的JDMHg（精密电镀）和FHMHg（复合处理）高性能钢领，它们能够满足国内外中高端用户紧密纺、赛络纺、包覆纺和高速环锭纺纱机配套的纺纱需求。实践证明，这种技术方案是可行的，也是可靠的，具有明显的配套优势，其质量水平可以达到使用国外品牌的选配效果。

目前，江苏大生集团、天虹集团、孚日集团、聊城华润、合肥华润、滨州华润、华芳集团、南宁锦虹、华茂集团、鲁泰集团、华孚集团、百隆集团、新疆雅戈尔、三峡技术等国内知名的中高端纺织企业，都在部分或大批量使用我公司的高性能钢丝圈和高性能钢领。

4 高性能钢丝圈和高性能钢领配套应用实践

国内一家生产规模在25万锭的知名纺织企业，主要生产紧密纺高支纱，产品主要出口日本、韩国、欧洲等国内外高端用户。纱线质量要求严，以前一直使用进口品牌的钢丝圈，更换周期掌握在13天左右，钢丝圈的消耗量非常大，费用也非常高。

2014年9月，在一些使用进口钢丝圈钢领的机台上，相继出现周期达到8天就有烧毁、飞圈现象，造成千锭时断头大面积增加。于是开始试用《猫牌》TP（黄晶）钢丝圈，选用TPJM1 EL高性能钢丝圈与JDPG1-3854MHg高性能钢领配套，纺40s～60 s高档纱，通过小试、中试，现在已经大量使用。试验情况描述如下。

4.1高性能钢丝圈纺纱试验

试验一：选用TPJM1 EL gc 6/0、8/0两种钢丝圈，在40 s、50 s两个品种，在相同试验环境条件下进行对比试验，结果见表1所示。

试验二：2015年1月份以来，经过多次试验，将纺40s品种的钢丝圈更换周期由12天延长到15天，车速由16 000 r/min提高到16 500 r/min，挡车工看台量提高30%。经过一段时间的观察和运转反映，细纱断头没有明显增加，生活状态良好。经质量指标跟踪测试，产品质量稳定。试验结果见表2所示。

表2 在40 s品种上提高锭速和延长使用周期试验情况

经济效益分析：更换金猫钢丝圈后，在生活改善、产能增加的同时，生产成本也大幅降低。现按一个分厂12万锭，平均纱支50 s计算：钢丝圈每盒单价由700元降为280元，每年节约11.76万元；纺40s纱锭速提高500 r/min，每月增加产量60.549 t；细纱提速后，吨纱耗电降低了56元，每月降低耗电1.599万元；另外换钢丝圈造成的停台和工人工资成本也是一项很高的费用。

试验结论：我公司生产的高性能钢丝圈，在质量、尺寸、硬度等品质上，能够像进口同类产品一样做到无走熟期；钢丝圈个体差异控制在1.5%以内；使用寿命达到15天以上；最高线速度可以突破45 m/s。《猫牌》TP钢丝圈在提升纱线质量方面，各项指标改善明显。

4.2 高性能钢领（JDPG1-3854MHg）纺纱试验

试验一：纺JC/T 60/40 45 s品种，机台号96#，选用高性能钢领JDPG1-3854 MHg，其边宽为3.2 mm，钢丝圈型号均为国产TP JM1 EL 6/0型，纺纱锭速为16 500 r/min，钢丝圈线速度为35.9 m/s。试验结果见表3。

表3 试验一纺纱质量测试结果

试验二：纺50 s品种，机台号213#，选用高性能钢领JDPG1-3854 MHg，其边宽为3.2 mm，钢丝圈均为国产TP JM1 EL 8/0型，纺纱锭速为15 500 r/min，钢丝圈线速度为33.9 m/s。试验结果见表4。

表4 试验二纺纱质量测试结果

试验三：纺60 s品种，机台号184#，选用高性能钢领JDPG1-3854MHg，其边宽为3.2 mm，钢丝圈均为国产TP JM1 EL 10/0型，纺纱锭速为15 000 r/min，钢丝圈线速度为32.9 m/s。试验结果见表5。

表5 试验三纺纱质量测试结果

高性能钢领JDPG1-3854 MHg的使用成本分析和试验结论：

金猫高性能钢领JDPG1-3854 MHg做到了内跑道圆度、平面度、上下面平行度均小于0.01 mm，这些指标已经完全达到国外同类产品相关指标，并满足高速、高支、优质纺纱需求（最细300 s）。有效地提高了钢领的耐磨性、抗腐蚀性和使用寿命，估计能够用5年～6年，但价格仅是进口钢领的1/5,性价比较高。同时，在提高纺纱速度的情况下，能够减少纱线断头，保证成纱质量，提高产量。因此，高性能钢领将会成为我们提高生产效率、降低成本的首选。

重庆金猫纺织器材有限公司，近年来通过材料升级、加工设备改造、表面处理技术升级，先后研发和推出的BS（蓝宝石）钢丝圈、TP（黄晶）钢丝圈；及其配套的JDMHg（电镀）高性能钢领、FHMHg（复合）高性能钢领。它们配套上机后几乎无走熟期，钢丝圈寿命可以达到15天～20天、钢领使用寿命可以达到4年～6年，能够适应高速紧密纺、赛络纺、包覆纺等新型环锭纺纱技术的需要；经过国内外400多家中高端纺织企业大批量使用证明，高性能钢丝圈和钢领能够满足高档纺纱生的产需要，完全可以替代国外进口的钢丝圈和钢领，两者具有明显的配套优势、性价比优势以及服务优势，其经济效益和社会效益显著，可以广泛应用和推广。

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