白色溶融アルミナ（WFA）は、高性能耐火物として製鋼取鍋炉（SLF）において重要な役割を果たしており、主にライニングや機能部品に使用され、過酷な運転条件に耐えます。その主な機能は、炉構造の保護、鋼材品質の確保、そして耐用年数の延長です。具体的な役割は以下の通りです。
1. 重要な炉域の耐火ライニング
WFA は、摩耗や腐食が激しい領域に重点を置いて、製鋼取鍋炉のライニングに使用される耐火レンガ/キャスタブルの製造に不可欠な原料です。
- 取鍋シェルライニング: 他の耐火物(ボーキサイト、スピネルなど)と混合して高アルミナ耐火レンガ/キャスタブルを製造し、鋼殻と溶融鋼/スラグの間に断熱性と耐浸食性バリアを形成します。
- スラグライン部：スラグラインは、溶融スラグ（CaO、SiO₂含有率が高い）と機械的洗浄による激しい化学的侵食を受けます。WFAはAl₂O₃含有量（98%以上）が高く、緻密な構造のため、スラグの浸透と溶解を防ぎ、ライニングの摩耗を軽減します。
- 底部およびノズル領域: 取鍋底部や浸漬ノズル (SEN) などの耐火部品に使用され、高い機械的強度を活かして溶鋼の衝撃に耐え、構造的損傷を防止します。
2. 機能性耐火物
WFA は、炉の動作に直接関与する特殊な機能部品に加工されます。
- 取鍋（取鍋ポーラスプラグ）：WFAは、取鍋内にアルゴンを注入して溶鋼を撹拌するポーラスプラグの主骨材として使用されます。WFAは高温安定性と耐腐食性を備えており、プラグの目詰まりや溶鋼・スラグによる損傷を防ぎ、均一な撹拌を実現します。
- 補修用耐火キャスタブル：WFAベースのキャスタブル（低セメントまたは極低セメント）は、摩耗したライニングの現場補修に使用されます。優れた流動性と速硬化性を備えているため、迅速なメンテナンスが可能で、取鍋の耐用年数を延長できます。
3. 鋼材品質と炉操業安定性の向上
- 不純物汚染の最小化: WFA は不純物含有量が非常に低い (Fe₂O₃、SiO₂ ≤1.5%) ため、使用中に溶鋼に有害な元素 (Fe、Si など) が混入せず、特殊鋼 (合金鋼、ステンレス鋼など) の純度が確保されます。
- 耐熱衝撃性と構造変形性：製鋼取鍋炉は、室温から1600℃以上の温度サイクルを頻繁に受けます。WFAは適度な耐熱衝撃性と低い熱膨張係数を備えており、ライニングの割れや剥離を防ぎ、構造の健全性を維持し、溶鋼漏洩のリスクを回避します。
- 耐用年数の延長: 従来の耐火物 (ブラウンコランダムなど) と比較して、WFA の優れた耐腐食性と耐摩耗性により、取鍋のライニングとコンポーネントの耐用年数が 20 ～ 50% 延長され、ライニング交換のダウンタイムが短縮され、生産コストが削減されます。
4. 複合配合による耐火物の性能の最適化
実際の用途では、WFA はパフォーマンスのバランスをとるために他の材料と複合されることがよくあります。
- スピネル（MgAl₂O₄）を混合して耐熱衝撃性を向上させており、温度変化が激しい取鍋ゾーンに適しています。
- 炭素質材料（グラファイトなど）を配合してスラグ耐性を強化し、腐食しやすいスラグライン領域をターゲットにします。
- 耐火キャスタブルの微粉末添加剤として使用され、密度を高め、多孔性を低減し、材料の全体的な耐侵食能力を向上させます。
