2 耐火材料在鋼鐵工業的應用
為了推動鋼鐵工業的技術進步，滿足冶金過程和工藝對耐火材料的需求，一些低成本、高性能的耐火材料被陸續開發，并在鋼鐵工業得到了廣泛應用。
2.1 高性能耐火材料的應用
(1)堿性耐火材料的應用
近年來，由于高速鐵路用鋼、汽車用IF鋼、先進高強度鋼、高牌號取向和無取向電工鋼、高強度船板鋼、X80級油氣輸送管線鋼、高品質軸承用鋼以及彈簧鋼絲等高品質鋼需求量的增加，潔凈鋼冶煉技術得到了快速發展。
在潔凈鋼冶煉過程中，除了先進的工藝和技術之外，耐火材料對潔凈鋼冶煉過程和鋼水質量亦有較大影響。即，在鋼品質鋼的生產過程中，必須使用高性能的耐火材料才能滿足潔凈鋼冶煉過程和鋼水質量的需求。
因此，為了控制潔凈鋼冶煉過程中由耐火材料向鋼液中的傳輸，減少非金屬氧化物的含量，使用堿性耐火材料就成為冶煉潔凈鋼的前提條件。
研究表明，含堿性組分的耐火材料，其對鋼水潔凈度影響的順序為MgO-CaO>MgO-Al2O3>Al2O3-MgO。Al2O3-MgO系耐火材料對去除鋼中夾雜物沒有作用，MgO-Al2O3系耐火材料有一定作用，而MgO-CaO系耐火材料則有顯著作用。對于MgO-CaO系耐火材料，CaO含量越高，其對去除夾雜物的作用越明顯。
(2)納米微孔絕熱材料的應用
鋼包耐火材料的絕熱性能對鋼水溫降、鋼質量以及冶煉過程亦具有重要影響。通過控制鋼水在鋼包內的溫降，不但可以適當降低轉爐吹煉終點溫度，同時，也會減少鋼液中的合金元素的氧化。
一般來說，鋼包包襯主要是由絕熱層、永久層和工作層組成的。其中，絕熱層耐火材料的性能，特別是絕熱層耐火材料的熱傳導率對鋼包的溫降具有重要影響。
目前，絕熱性能最好的是納米微孔絕熱材料。當工作層和永久層保護層分別采用鎂碳磚和高鋁澆注料，并設定各層厚度分別為鎂碳磚160mm、高鋁澆注料90mm、微孔絕熱板5mm、鋼板20mm時，根據包襯材料的熱傳導率，利用熱傳導公式及熱平衡計算出了鋼包盛接150噸1650℃鋼水時包襯各材料的溫度。
利用相同方法計算了無微孔絕熱材料時鋼包包壁外殼的鋼板溫度，冷面溫度為422℃，比使用了微孔絕熱材料時的鋼板溫度高131℃。
比較上述計算結果可知，鋼包通過使用絕熱材料，可以顯著降低鋼板溫度，即，減少熱損失通量，降低鋼水溫降。
實際上，除了鋼包，任何在冶金過程中涉及絕熱保溫的容器，例如，轉爐、中間包、鐵水包以及加熱爐等，均可以通過使用上述納米微孔絕熱材料獲得效益。
(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溫性能之外，還被賦予了一些特殊的功能，以滿足其使用需要。其中，防堵塞浸入式水口是主要的功能性耐火材料之一。
在高性能鋼的冶煉過程中，為了控制鋼中的自由氧含量以及提高鋼材質量，精煉過程中一般要加入大量的脫氧合金進行深脫氧和合金化。在連鑄過程中，當鋼液由中間包經浸入式水口流入結晶器時，由于氧化物夾雜在水口內壁的附著和堆積，使水口產生堵塞。
水口堵塞與鋼水成分、脫氧方法、澆注溫度和時間、水口材質和形狀等因素有關。水口堵塞以鋁鎮靜鋼、含鋁高的鋼、稀土鋼、含鈦鋼最為嚴重。堵塞物的礦相組成，主要是α-Al2O3和FeO的混合物。
水口堵塞會引起拉速減慢或流速不勻，導致連鑄操作不穩定;同時還會引起偏流而導致卷渣，堵塞物脫落進入鋼水中將增加鋼水夾雜物，從而嚴重影響鑄坯質量，甚至造成連鑄中斷事故。因此，為了防止水口堵塞，到目前為止人們已經進行了諸多的研究。
目前已經研究和開發的水口防堵塞的主要方法有：
1)采用復合水口：即，在傳統的Al2O3-C水口內側附加一層防堵塞內襯。常用的材料有：ZrO2-CaO-C系材質，O'-ZrO2-C系材質，Sialon-石墨系材質，鋯莫來石-CaF2系材質以及Al2O3-鋯莫來石-CaO-C系材質等。
2)采用新型材料：采用界面張力較大的BN替代部分石墨，降低鋼水對水口的潤濕性，減少鋼中氧化物夾雜在水口內壁的附著。
3)改進水口結構：采用帶環形透氣塞的水口、帶鑲嵌透氣塞的水口、狹縫吹氣水口、變徑水口等。另外，根據澆注鋼種、澆注速度、結晶器斷面尺寸等改變鋼流出口角度，也可以有效地抑制水口堵塞。
4)通電水口：在水口外壁和中間包之間設置電源，通過電流控制水口內壁的夾雜物吸附。目前，雖然利用電流控制水口堵塞的機理尚不十分清楚，但效果是明顯的。采用的電流有直流電流和脈沖電流等。