高品质钢生产过程中夹杂物去除是影响高品质钢国产化的重要问题。另外,钢铁冶金作为一个高污染的行业,随着近年来人们对环境保护意识不断增强以及国家政策引导,冶金行业对过程中的清洁化生产技术也有着迫切的需求。有效地去除钢中夹杂物是提高钢材品质的一种途径。过滤器法使用多孔过滤器通过机械拦截、吸附或整流作用去除其他方法很难去除的小尺寸夹杂物。NOx是冶金行业产生的主要大气污染物,对其去除的有效途径是将催化剂负载到多孔载体上对NOx进行还原。无论是使用多孔过滤器去除熔融金属中的夹杂物还是使用多孔催化剂载体对NOx进行还原都需要使用到优质的多孔功能器件。而目前通过传统方法制备的功能器件存在着如通孔方向单一、与流体接触面积小、孔隙尺寸大小不均、等问题。针对以上问题,本文使用3D打印技术制备熔融金属过滤器和烟气脱硝催化剂载体提高多孔耐火制品结构上的功能性和合理性。并针对其使用环境,从多孔制品材料选择上进行优化。为实现冶金行业钢材高品质化和生产清洁化提供更为优质的多孔功能器件。首先,催化剂载体服役环境,选择具有优异的耐化学腐蚀性、抗热震性的莫来石质材料制备3D打印烟气脱硝催化载体。在打印浆料配制阶段,研究浆料配制以及打印参数等对3D打印效果的影响,并通过在打印泥料中加入三组不同添加剂,利用高温反应或纤维拔出和桥接牵引机制实现过滤器载体的轻量化并提高其力学强度和抗热震性。结构上采用V字形设计催化剂载体,延长烟气在孔径内通过的路程,进而延长气体和催化剂接触时间同时增加气体与催化剂载体的接触面积。从而提高NO转化率。在18000 g·h-1空速下,V字形催化剂载体NOx转化率比市贩莫来石蜂窝陶瓷提高5%左右。其次,对于3D打印熔融金属过滤器,以IF钢作为研究对象。针对IF钢在中间包内钢液中主要存在的Al2O3和Al2Ti O5这两种主要夹杂物以及中间包内复杂的环境,选用具有熔点高、体积稳定性好及抗热震性能优良且能吸附上述两种主要夹杂物的镁铝尖晶石质材料制备3D打印熔融金属过滤器。并研究不同究尖晶石引入方式在对应热处理制度下,多孔尖晶石的烧结行为、常温力学性能以及抗热震性。最后,设计了对称式直流和交错式分流熔融金属过滤器,通过数值模拟比较未安装过滤器和两种安装不同结构过滤器中间包内流场和夹杂物的流向,探究过滤器对熔融金属内夹杂物的去除机制,并分析过滤器结构对夹杂物去除的影响。交错式分流过滤器除了对夹杂物直接吸附外,还可以促进夹杂物碰撞、长大和被渣吸收,从而提高夹杂物去除率,较未安装过滤器夹杂物去除率提高15%。