소개
전기 이동성과 소형화 시대에 희토류 합금과 이 합금으로 만든 영구 자석의 중요성이 날로 커지고 있습니다. 영구 자석의 품질과 특성을 결정하는 결정적인 요소는 미세한 입자(<2 µm)와 가장 거친 입자(>8 µm)의 비율이 가능한 한 가장 낮은 좁은 입자 크기 분포입니다.
NETZSCH의 제트 분쇄기와 초미세 분류기를 사용하면 불활성 가스 작동 시 좁은 입자 크기 분포와 정의된 입자 크기 상한으로 재현 가능한 결과를 제공하는 민감한 Nd-Fe-B 화합물 및 Sm-Co 화합물 또는 기타 희토류 합금을 미세 분말로 안정적으로 분쇄할 수 있습니다. 이러한 합금을 연삭하기 위해 NETZSCH는 최적화된 고밀도 베드 제트 밀 m-Jet 을 개발했습니다. 이 기계는 또한 공장 주변 부품을 불순물로 오염시키지 않고 작동 중에 연삭하기 어려운 부품을 자동으로 추출할 수 있는 가능성을 제공합니다. 이 기능을 통해 항상 신속하고 문제 없이 제품을 변경할 수 있습니다.
최첨단 기술
희토류 합금 연삭 시 연삭하기 어려운 구성 요소
자석 제조(또는 기타 응용 분야)에 사용하기 위해 희토류 합금을 연삭할 때 연삭하기 어려운 성분의 잔류 침전물이 자주 형성됩니다. Nd-Fe-B 합금의 경우 주로 네오디뮴, 기타 희토류 분획 또는 철로 구성됩니다. 잔류물은 연성이 있어 제트 밀에서 연삭하기 어렵습니다. 대신 연삭 챔버에 축적되는 경향이 있습니다. 결과적으로 연삭 공정 중에 처리 용량이 감소하고 전체 공장의 생산성이 저하됩니다. 이 외에도 이러한 성분이 최종 제품을 오염시키면 자기 특성에 부정적인 영향을 미칩니다. 또한 연삭하기 어려운 성분이 축적되면 입자 크기 분포가 변경되어 제품 품질에도 영향을 미칠 수 있습니다. 또 다른 문제는 유동층에서의 선택적 분쇄로 인해 희토류 분말의 합금 조성이 변화한다는 것입니다.
따라서 희토류 합금의 품질에 따라 분쇄 챔버에서 분쇄하기 어려운 성분을 일정한 간격으로 제거해야 합니다
기존 유동층 제트 밀에서 연삭하기 어려운 성분의 추출
기존 제트 밀의 추출 공정은 시간이 많이 걸리고 복잡한 경우가 많으며, 일반적으로 표준 처리 용량의 50%에 도달했을 때 밀의 속도에 따라 수행됩니다.
역회전 제트 밀의 경우 분류기 속도를 줄여 연삭하기 어려운 부품을 추출하는 것은 잘 알려져 있습니다. 이 공정은 종종 플로어 노즐(그림 1)을 사용하여 도움을 받지만, 이 노즐은 기계 바닥에 설치되는 구조적 설계로 인해 막히기 쉽습니다.
기존 제트 밀의 전체 추출 공정은 몇 시간이 걸릴 수 있으며, 이로 인해 분류기 속도가 감소하여 전체 공장에서 거칠고 분쇄하기 어려운 구성품으로 오염이 발생할 수 있습니다. 따라서 추출 공정 후에는 항상 적절한 헹굼 시간이 뒤따라야 합니다. 이는 생산이 더 오랜 기간 중단되어야 함을 의미합니다.
추출 공정이 끝나면 유동층을 다시 한 번 분말로 채워야 합니다. 충전하는 동안 입자 크기 분포와 처리 용량 및 선택적 분쇄의 변화가 발생할 수 있으며(그림 3), 이로 인해 분쇄된 분말의 합금 성분이 변화할 수 있습니다.
유동층 제트 분쇄기의 분쇄 챔버(유동층)의 부피가 크기 때문에 유동층의 혼합 및 균질화 과정은 최대 1시간이 소요될 수 있습니다. 이러한 분쇄기를 사용하면 이 시간이 지나야 일정한 처리량 용량과 입자 크기 분포를 얻을 수 있습니다.
유동층 제트 밀을 사용할 때는 항상 일정한 질량의 유동층으로 중단 없이 밀을 가동해야만 최상의 제품 품질을 얻을 수 있습니다. 그러나 이는 제한된 기간 동안만 가능합니다.
NETZSCH의 솔루션
나선형 제트 밀에서 연삭하기 어려운 유형의 부품 추출 m-Jet
위에서 언급한 기존 유동층 제트 밀의 단점을 극복하기 위해 NETZSCH의 엔지니어들은 동적 공기 분류기가 통합된 나선형 제트 밀을 개발했습니다. 유동층 제트 밀의 장점과 나선형 제트 밀의 장점을 결합한 m-Jet 은 희토류 분말을 분쇄하는 데 이상적인 밀입니다. 가스 제트의 부하에 관계없이 가능한 가장 높은 재현 가능한 미세도를 얻을 수 있습니다. 연삭하기 어려운 성분의 추출 문제는 전문가들에 의해 우아하게 해결되었으며, m-Jet 의 작동 중에 연삭 챔버에서 직접 수행됩니다.
이 프로세스는 쉽게 자동화할 수 있습니다. 듀티 사이클을 줄임으로써 처리량 감소를 감지할 수 있습니다. 지정된 값에 도달하면 필터로 연결되는 배관에 설치된 플랩이 열리고 분쇄 챔버의 과압에 의해 제품이 분쇄기 밖으로 밀려납니다. 이 과정에서 분류기 휠은 바이패스를 통해 작동합니다. 그런 다음 분쇄기의 내용물은 분쇄기를 비울 때만 사용되는 별도의 배관을 통해 다운스트림 먼지 필터로 직접 배출됩니다. 사이클론에서 양질의 제품을 직접 가져가기 때문에 공장이 오염되지 않습니다. 그림 2는 실험실 플랜트( m-Jet 10)의 추출 배관 레이아웃을 보여줍니다.
또 다른 적용 문제는 제품을 교체할 때 분쇄 챔버를 빠르고 완벽하게 비워야 한다는 것입니다. 이 시스템은 분쇄 챔버를 비우는 과정을 수동으로 시작할 수도 있지만 이러한 목적으로도 효과적으로 사용할 수 있습니다.
스파이럴 제트 밀( m-Jet)의 분쇄 챔버 부피가 작기 때문에 일반적으로 유동층 제트 밀을 사용할 때 발생하는 분쇄 분말의 제품 크기 분포 변화 및 처리 용량 저하와 같은 현상은 극히 드뭅니다(그림 3).
m-Jet 의 추출 프로세스 자세히 보기
그림 4에는 분쇄 챔버에서 활성 분말이 채워지는 추출 과정이 그래프로 표시되어 있습니다: 실험실 분쇄기 m-Jet 10의 분쇄 챔버는 설정된 시간 간격으로 비워졌습니다. 비우는 과정 중과 비운 후에 분류기 출력이 감소하는 것을 명확하게 볼 수 있습니다. 비울 때마다 사이클론 제품의 입도와 필터에서 추출된 분말의 질량 및 입도를 측정했습니다. 사이클론 제품의 미세도(d50)는 약 d50 = 2,95 µm였으며 전체 작동 시간 동안 비교적 일정하게 유지되었습니다. 또한 먼지 필터에 수집된 분쇄기 내용물의 d50 입도에는 변동이 거의 없는 것으로 나타났습니다. 평균적으로 추출된 질량은 약 330g이었으며, 추출된 제품은 불활성 폐쇄 루프 프로세스를 벗어나지 않습니다. 따라서 추출 과정에서 분말이 연소될 위험이 없으며 각 공장에 설치된 먼지 필터를 사용하기 때문에 별도의 먼지 필터가 필요하지 않습니다.
분쇄 챔버의 내용물이 추출된 후 분쇄기는 10분 이내에 사양에 맞는 제품을 다시 생산합니다. 이는 기존의 유동층 제트 밀에 비해 상당한 시간 절약을 의미합니다. 분쇄 챔버에서 제품을 추출하고 일정한 제품 품질에 도달하는 데 필요한 시간은 m-Jet 생산 규모 밀에 1:1로 이전할 수 있습니다.
NETZSCH의 가능성
독일 프랑크푸르트 인근 하나우에 위치한 NETZSCH 트로켄말테크닉은 희토류 분말을 이용한 테스트를 위해 잘 갖추어진 실험실을 갖추고 있습니다. 이 실험실에서는 분쇄가 어려운 제품 성분을 통합 추출할 수 있는 유동층 제트 밀(CGS 유형)과 분류기가 통합된 나선형 제트 밀( m-Jet 유형)에서 분쇄 테스트를 수행할 수 있습니다. 입자 크기 분포의 추가 최적화는 불활성 대기에서 고효율 미세 분류기( m-Class )로 분류하여 수행됩니다. 유명 기관과 협력하여 ONH, OCN, ICP 분석뿐만 아니라 Malvern 및 REM과 같은 다양한 분석도 Hanau에서 수행할 수 있습니다. 고객의 요청과 필요에 따라 퍼마그래프에서 소결된 자석의 자기 특성 확인을 포함한 전체 소결 프로그램도 수행할 수 있습니다.