設計連鑄結晶器時應考慮下列幾個因素:
1)為了使鋼液迅速凝固,要求結晶器壁有良好的導熱性,這是 主要的條件。
2)凝固的比較粗糙的鋼坯不斷地從結晶器中抽出,因此結晶器壁應有良好的耐磨性,以增長其壽命。
3)為了使鑄成的鋼坯有準確的形狀,并避免因器壁扭曲而造成鋼坯抽出的困難,要求結晶器壁及其襯板有足夠的剛度。
鑄坯在連鑄結晶器內的熱量通過鋼水面向上輻射,由鑄坯向下傳導和通過結晶器壁內循環的冷卻水把熱量帶走,其中通過結晶器壁傳給冷卻水的熱 與內壁材料有密切關系。在金屬材料中紫銅的傳熱能力約為鋼的8倍,故目前國內外應用的結晶器內壁材料均為經過冷加工的紫銅板,也有用鑄造黃銅的。 連鑄結晶器內壁的厚度越薄,導熱越好。但內壁過薄,容易變形,加速內壁的磨損,壽命降低,并會影響鑄坯的質量。為使銅板能多次修整使用,一般結晶器(組合式)的內壁厚度不小于20毫米。提高冷卻水的流速,有利于提高導熱性能,通常流速提高一倍,水壓需增大四倍,冷卻水溫差降低約一半,而結晶器的導熱能力僅提高約1%。故增大流速意義不大,目前流速一般為6-10米/秒,進水壓力為3-6公斤/厘米2,冷卻水溫差要求為3-8℃。
鑄坯在 連鑄結晶器內由于凝固而收縮,如果結晶器上口和下門的尺寸相同,就會發生下口處凝固的鑄坯因收縮而離開結晶器壁,兩者之間形成氣隙。由于氣隙的存在,使得這里的導熱性能大大降低。為改善這種情況,有些連鑄結晶器采用倒錐度(上大下小)的結晶器內腔,以適應連鑄坯的冷縮規律。但是,倒錐度大小必須適當,太小不能保證沒有氣隙,太大又會增加拉坯阻力,一般為0.5-1%,小斷面可無倒錐度。