2 耐火材料在钢铁工业的应用
为了推动钢铁工业的技术进步，满足冶金过程和工艺对耐火材料的需求，一些低成本、高性能的耐火材料被陆续开发，并在钢铁工业得到了广泛应用。
2.1 高性能耐火材料的应用
(1)碱性耐火材料的应用
近年来，由于高速铁路用钢、汽车用IF钢、先进高强度钢、高牌号取向和无取向电工钢、高强度船板钢、X80级油气输送管线钢、高品质轴承用钢以及弹簧钢丝等高品质钢需求量的增加，洁净钢冶炼技术得到了快速发展。
在洁净钢冶炼过程中，除了先进的工艺和技术之外，耐火材料对洁净钢冶炼过程和钢水质量亦有较大影响。即，在钢品质钢的生产过程中，必须使用高性能的耐火材料才能满足洁净钢冶炼过程和钢水质量的需求。
因此，为了控制洁净钢冶炼过程中由耐火材料向钢液中的传输，减少非金属氧化物的含量，使用碱性耐火材料就成为冶炼洁净钢的前提条件。
研究表明，含碱性组分的耐火材料，其对钢水洁净度影响的顺序为MgO-CaO>MgO-Al2O3>Al2O3-MgO。Al2O3-MgO系耐火材料对去除钢中夹杂物没有作用，MgO-Al2O3系耐火材料有一定作用，而MgO-CaO系耐火材料则有显著作用。对于MgO-CaO系耐火材料，CaO含量越高，其对去除夹杂物的作用越明显。
(2)纳米微孔绝热材料的应用
钢包耐火材料的绝热性能对钢水温降、钢质量以及冶炼过程亦具有重要影响。通过控制钢水在钢包内的温降，不但可以适当降低转炉吹炼终点温度，同时，也会减少钢液中的合金元素的氧化。
一般来说，钢包包衬主要是由绝热层、永久层和工作层组成的。其中，绝热层耐火材料的性能，特别是绝热层耐火材料的热传导率对钢包的温降具有重要影响。
目前，绝热性能最好的是纳米微孔绝热材料。当工作层和永久层保护层分别采用镁碳砖和高铝浇注料，并设定各层厚度分别为镁碳砖160mm、高铝浇注料90mm、微孔绝热板5mm、钢板20mm时，根据包衬材料的热传导率，利用热传导公式及热平衡计算出了钢包盛接150吨1650℃钢水时包衬各材料的温度。
利用相同方法计算了无微孔绝热材料时钢包包壁外壳的钢板温度，冷面温度为422℃，比使用了微孔绝热材料时的钢板温度高131℃。
比较上述计算结果可知，钢包通过使用绝热材料，可以显著降低钢板温度，即，减少热损失通量，降低钢水温降。
实际上，除了钢包，任何在冶金过程中涉及绝热保温的容器，例如，转炉、中间包、铁水包以及加热炉等，均可以通过使用上述纳米微孔绝热材料获得效益。
(3)功能性耐火材料
功能性耐火材料主要是指耐火材料除了其本身所具有的高温性能之外，还被赋予了一些特殊的功能，以满足其使用需要。其中，防堵塞浸入式水口是主要的功能性耐火材料之一。
在高性能钢的冶炼过程中，为了控制钢中的自由氧含量以及提高钢材质量，精炼过程中一般要加入大量的脱氧合金进行深脱氧和合金化。在连铸过程中，当钢液由中间包经浸入式水口流入结晶器时，由于氧化物夹杂在水口内壁的附着和堆积，使水口产生堵塞。
水口堵塞与钢水成分、脱氧方法、浇注温度和时间、水口材质和形状等因素有关。水口堵塞以铝镇静钢、含铝高的钢、稀土钢、含钛钢最为严重。堵塞物的矿相组成，主要是α-Al2O3和FeO的混合物。
水口堵塞会引起拉速减慢或流速不匀，导致连铸操作不稳定;同时还会引起偏流而导致卷渣，堵塞物脱落进入钢水中将增加钢水夹杂物，从而严重影响铸坯质量，甚至造成连铸中断事故。因此，为了防止水口堵塞，到目前为止人们已经进行了诸多的研究。
目前已经研究和开发的水口防堵塞的主要方法有：
1)采用复合水口：即，在传统的Al2O3-C水口内侧附加一层防堵塞内衬。常用的材料有：ZrO2-CaO-C系材质，O'-ZrO2-C系材质，Sialon-石墨系材质，锆莫来石-CaF2系材质以及Al2O3-锆莫来石-CaO-C系材质等。
2)采用新型材料：采用界面张力较大的BN替代部分石墨，降低钢水对水口的润湿性，减少钢中氧化物夹杂在水口内壁的附着。
3)改进水口结构：采用带环形透气塞的水口、带镶嵌透气塞的水口、狭缝吹气水口、变径水口等。另外，根据浇注钢种、浇注速度、结晶器断面尺寸等改变钢流出口角度，也可以有效地抑制水口堵塞。
4)通电水口：在水口外壁和中间包之间设置电源，通过电流控制水口内壁的夹杂物吸附。目前，虽然利用电流控制水口堵塞的机理尚不十分清楚，但效果是明显的。采用的电流有直流电流和脉冲电流等。