6.5 结晶器

      结晶器按结构区分有整体式、管式和组合式。目前，整体式结晶器已不再使用。

      管式结晶器结构简单，易于制造和维护，一般用于浇铸圆坯和中小断面方坯、矩形坯。目前，随着铜管加工工艺的改进，也应用到大断面的铸坯。

      组合式结晶器用于浇铸大断面的方矩坯和板坯。与管式结晶器相比，组合式结晶器角部冷却不好，铸坯容易出现角部缺陷，结构比较复杂，维修不方便。但组合式结晶器的铜板可以修复和反复使用，降低了生产成本。

6.5.2  本条文规定了管式结晶器铜管的安装形式和铜管的长度。

      铜管长度的确定，要考虑拉坯速度和结晶器的冷却强度等因素，主要是根据铸坯在出结晶器下口时坯壳的厚度来确定。

6.5.4  本条文规定了板坯结晶器铜板的设计原则。

      作为结晶器内腔的铜板与高温钢水直接接触，因此对铜板材质的性能有如下要求：热传导率(导电率)高；室温和高温强度高；再结晶温度(软化温度)高，耐磨和耐腐蚀性能好；热膨胀系数低；塑性好，易于加工。

      同时铜板应具有更高的强度和塑性、更好的导热性、耐磨性和耐腐蚀性能。现在都是采用在铜板表面电镀、热喷涂的方法来满足这些要求。尽管铜板表面的电镀和热喷涂合金，大大提高了铜板的寿命，但由于镀层的热传导系数要比铜小很多，为了保证钢水在结晶器内能够快速形成坯壳，必须对镀层的厚度进行控制。

      铜板的厚度通常与浇注速度有关，铸机的浇注速度高，铜板的厚度取得薄一些，浇注速度低，铜板厚度取得厚一些。一般铜板厚度在35mm～45mm选取。

      设计铜板冷却水槽时，要考虑选定的冷却水量必须能够以规定范围内的流速(6m/s～10m/s)通过水槽，更重要的是要保证铜板在同一高度处温度分布均匀。

6.5.6  本条文规定了确定结晶器上下口尺寸和锥度的设计原则。

      结晶器的断面尺寸是根据冷态铸坯的公称断面尺寸并考虑铸坯在冷却凝固过程中的收缩来确定的。而为了减小坯壳与结晶器铜板间的气隙，提高铜板的导热性能，加速坯壳的生长，在结晶器设计时，应采用倒锥度，即下口断面比上口断面略小。在确定结晶器宽度和厚度的尺寸时，应考虑钢种、拉速、结晶器的冷却强度、是否采用铸坯凝固末端动态轻压下等因素。

      总之，结晶器的倒锥度是为了消除结晶器内收缩的坯壳和铜板之间的气隙而设置的。结晶器的倒锥度如果小于铸坯的收缩，就会在铸坯和结晶器铜板间产生气隙，使这部分坯壳的凝固变慢，这将引起铸坯龟裂。另外，冷却用的喷淋水一旦流入这个缝隙，还会引起铜板腐蚀损毁。如果结晶器的倒锥度大于铸坯的收缩，铸坯将在结晶器中受到挤压力的作用，这也会成为铸坯裂损的原因。近来的研究表明，结晶器内铸坯的收缩并非如结晶器锥度那样呈直线性锥度，而是呈现出抛物线形状。所以，在国内外的板坯连铸机上，有些已开始使用抛物线形状的结晶器铜板。随着研究的深入和使用经验的积累，会找到更加合适的铜板形状。