Property Change of Heat-reservoir Refractory Brick With Varying Compositions and Sintering Conditions Utilizing Mill-scale and Red-firing Clay As Raw Materials

밀스케일과 적점토를 원료로한 축열재에서 원료성분과 소성조선에 따른 특성 변화

Firing characteristics, transverse rupture strength, and heat capacity were studied of the heat-reservoir refractory materials made of red-firing clay, mill scale, and water glass. The firing shrinkage increased with increase of the clay proportion in samples. The volume of fired bodies showed shrinkage by drying up to $300^{\circ}C$, steady expansion in the 300-$700^{\circ}C$ range due to phase transition of iron oxides. and drastic expansion above $1200^{\circ}C$. Flexural strength decreased from 5.6 Mpa to 2.35 Mpa with the decrease of the ratio of clay to mill scale from 1:1 to 1:3 Heat capacities changed from 1.1 Joul/g$^{\circ}$C to 1.35 Joul/g$^{\circ}$C with the ratio of millscale to clay ratio from 1:1 to 1:3. Mill scale in the specimen appears to exist as liquid phase during firing. Firing the specimens in air leads to the eruption of the molten mill scale to the sample surfaces. Contrarily, firing samples in a refractory sagger with a cover suppressed the eruption of the molten mill scale to the surfaces. The addition of mill scale gave rise to porous sintered bodies which would delay cooling rates of heat-reservoir brick.

적점토와 밀스케일, 물유리를 원료로한 축열용 난방재를 개발하기 위해 제반 기초적 실험을 수행하였다. 원료배합 및 소성 조건에 따른 축열재 시료의 소성특성, 열용량, 항절력, 미세조직 등을 분석하였다. 소성체의 수축은 적점토의 비율이 높을수록 증가하였다. $300^{\circ}C$까지는 건조수축이, $300~700^{\circ}C$ 영역에서는 산화철의 상변화에 의한 완만한 팽창, $1200^{\circ}C$ 이상에서는 급격한 팽창을 나타내었다. 항절력은 밀스케일 : 적점토 비가 1:1에서 3:1로 변함에 따라 5.6MPa에서 2.35MPa로 감소하였다. 열용량은 밀스케일 : 적점토의 비율이 1:1~3:1인 경우, $1.25~1.35J/g^{\circ}C$의 값을 나타내었다. 시험편과 공기와의 접촉을 제한함으로써, 시료 내 밀스케일 성분이 소성과정에서 용융하여 시편 표면으로 용출되는 현상을 억제시킬 수 있었고, 이에 따라 균일한 표면의 시료를 제작할 수 있다. 밀스케일의 첨가는 소성체를 다공질화시켜, 축열재의 축열 후 냉각속도를 낮추는데 기여할 것으로 판단된다.