目前，國內外學者針對鋼包、水泥迴轉窯等工業窯爐都已經開展了輕量化研究。在整個水泥生產系統中，水泥迴轉窯消耗著大量的化石能源，它的節能特別是過渡帶能耗的降低對於窯體的整體節能降耗具有重大的意義。
耐火材料可以認為是固相以及氣相組成，熱量在耐火材料中的傳遞過程包括兩個傳遞途徑，即固相傳熱與液相傳熱，如圖1所示。其中，材料氣孔中熱量傳遞方式主要有熱傳導、對流傳熱和輻射傳熱三個方面。
圖 1 熱量在材料內部熱傳導示意圖
通過耐火材料傳遞的熱量可以用公式(1)表示：
(1)
式中，Q為通過耐火材料傳遞的熱量，λe為耐火材料的有效傳熱係數，ΔT為耐火材料兩邊的溫差，ΔL為耐火材料的傳熱距離。值得注意的是，λe綜合考慮了通過固相與氣相的傳熱。在所有傳熱機制中，固相傳熱所佔比例一般在70%以上。
影響耐火材料導熱係數的因素主要包括氣孔結構和物相組成兩方面：
(1) 氣孔結構。
主要包括氣孔率、氣孔直徑以及微孔比例等。一般來講，在氣孔率相同的情況下，氣孔直徑越小，材料的導熱係數越低。氣體在多孔介質中的導熱係數λ可以用Knudsen公式推算出，如式(2)所示：
(2)
式中，λ0是空氣有效傳熱係數(其值為0.026 W·m-1·K-1，室溫下)，β是氣體分子與固相的熱交換係數，lg是氣體分子的平均自由程，Φ是材料的平均孔徑。
從上式可以看出，氣孔直徑越小，氣體的導熱係數就越低;另一方面，氣孔直徑的降低增加了氣孔的截面積，此時熱量在材料內部傳遞時的熱阻變大，導致導熱係數下降。
(2) 化學組成。
材料內晶體結構越複雜，導熱係數越低。耐火材料中的固相包括結晶相和玻璃相兩種，通常情況下晶體的導熱係數高於玻璃相。低溫下，玻璃相中的原子或離子為無序排列，運動時阻力比有序排列的晶體要高，因此耐火材料中玻璃相含量的增高有利於導熱係數的降低。高溫下，玻璃相粘度變低，原子或離子運動阻力變小，反而導熱係數隨之增加。不同晶體的導熱係數也各不相同，一般來說，大部分非氧化物的導熱係數都高於氧化物體系。