結晶器的構造主要包括管式和組合式兩種，其工作原理是快速冷卻使鋼水凝固成堅固的坯殼。結晶器是連續鑄鋼過程中的關鍵設備，它的結構和材質對最終產品的質量有著決定性的影響。
管式結晶器的構造相對簡單，它由銅管、冷卻水套、底腳板和足輥等部件組成。這種結晶器廣泛用于小方坯連鑄機上，其內腔由帶有錐度的弧形無縫銅管形成，外面套有鋼質內水套以形成冷卻水通道。冷卻水從底部進入水套，通過隔板和橡膠墊與外水套相連，形成上下兩個水室，冷卻水經水縫以6～8米/秒的速度流動，帶走熱量，然后排出。
組合式結晶器則由內外弧銅板、窄邊銅板、冷卻水箱、窄邊夾緊和厚邊調整裝置以及足輥所組成。這種結晶器主要用于大方坯和板坯連鑄機，其每塊復合壁板由銅質內壁和鋼質外殼組成，在與鋼殼接觸的銅板面上銑出許多溝槽，冷卻水在槽中通過，從而有效提高冷卻強度。
結晶器工作時，鋼水從中間罐注入結晶器內，由于內壁采用高導熱性的銅合金，加之冷卻水的持續流動，使得靠近內壁的鋼水迅速降溫并凝固成坯殼。同時，結晶器的內腔縱斷面具有倒錐度設計，即上大下小，以防止坯殼因收縮而與內壁產生間隙，從而保持良好的冷卻效果并避免坯殼鼓肚變形。
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