（1） 钢液的凝固成型装置：钢液在结晶器中凝固，按其设定的形状成坯。

（2） 钢液的净化装置：促进钢液中的非金属化合物上浮，进入渣层后溶解入保护渣中，从而提高钢液的纯净度。

（3） 铸坯的表面质量控制装置：结晶器内钢液-铜板-渣相-坯壳之间是一个相互作用的体系。参数的合理选择和相互匹配，极大地影响着铸坯表面质量。

   为了充分发挥结晶器的冶金作用，近年来，钢铁行业的专家先后发明了水口吹氩、结晶器在线调宽、预熔型保护渣、电磁软接触、电磁制动、电磁搅拌、低过热度浇注、结晶器喂丝等实用技术[8]。

1.4 浸入式水口结构对铸坯质量的影响

浸入式水口（SEN）的结构，包括出口面积、出口倾角等，插入钢液的深度及结晶器的对中等情况都对铸坯表面处的纵裂纹有着相当大的影响。浸入式水口形状及倾角与插入深度都直接影响了结晶器内钢液流动状况，从而也对铸坯坯壳生长匀称性产生影响。

浸入式水口两侧孔出口处的钢液流体流动速率过大，对窄面坯壳的冲刷力度也会增加，会使受冲击处的已经凝固了的坯壳的厚度减薄，并会使坯壳生长产生不均匀；浸入式水口两侧孔出口钢液的流体流动速率太小，钢水流股也会变弱，这会导致上方的钢液流股带到钢水液面上的热量不够，进而导致保护渣熔化不均，最终对刚形成的铸坯坯壳均匀性产生影响。对某厂漏钢坯壳厚度进行分析，随钢水的凝固逐渐向下进行，在结晶器的弯月面角部坯壳的厚度与宽面中心坯壳厚度差异逐渐增大，坯壳生长的不均匀性不断增加，这可能与浸入式水口出口钢水流速太大有关。

水口插入钢液液面的深度也对铸坯坯壳的形成有着重要的影响。插入钢水的深度过深，从水口两侧孔流出的钢液被带到钢水面上的热量不够，不能均匀地熔化保护渣，这样也会影响初生坯壳的均匀性；水口插入深度太浅，钢流会将渣液裹入凝固坯壳的前端，引发卷渣。

良好的浸入式水口的对中是防止板坯纵裂的又一重要因素。浸入式水口对中情况不齐，导致结晶器两侧流股不对称，靠近结晶器壁一侧流股会对初生的凝固坯壳产生冲击，凝固壳厚度会减薄，在坯壳薄处造成应力集中后，会使得铸坯纵向裂纹产生风险大大增加。

另外，换水口、换渣线等操作也会引起结晶器中的液面发生较大的波动，这些因素会阻碍液渣的均匀渗漏，从而使弯月面区结晶器传入不均，使得板坯纵裂发生几率增大。

1.5 结晶器冶金过程的研究方法

结晶器冶金的诸多技术都涉及钢液流体流动、传热、传质等复杂现象相伴的液态金属凝固过程,这些行为对连铸坯的质量有着重要影响。研究结晶器内钢水流体流动及坯壳与钢液之间的热传递情况都对改善铸坯质量有着十分重要的意义。我们可以选择优化水口结构与浸入深度等参数，用一定比例，基于相似理论的物理模型模拟，或者建立数学模型，并且在计算机中用有关软件进行的辅助计算机模拟，最终达到改善结晶器内钢液的流体流动和传热状况的目的。在开展结晶器冶金研究中，最靠得住的实验结果是在1:1的设备上进行研究，可以得到相同装备在相同条件下的冶金规律。但是，这种实验设备非常昂贵，并且受冶金过程原料复杂，设备庞大，操作人员素质的差异等影响，很难实现实验与现场冶金过程的完全一致；同时，冶金反应是一个高温过程，高温测量手段的匮乏又是一个制约因素。因此，冶金学者大多采用数学物理模拟的方法开发结晶器冶金过程的研究。

在冶金技术的研究中，一般有两种模拟方法，即数学模拟和物理模拟。两者的研究方法各有优点，相辅相成，可以在理论研究上互为补充。物理模拟是指建立基于相似理论的物理模型，利用较易观察的实验流体（通常为水）替代钢液，再用恰当的测试和观察方法来研究，再现在结晶器内的钢液流动的行为。数学模拟则将冶金基本现象用数学公式表达出来，再对数学模型进行求解。部分数学模型比较简单，可以直接给出解析解，而大部分数学模型十分复杂，必须依赖于数值模拟和计算机的辅助计算才能给出结果。