铸坯的凝固组织是决定铸坯性能的关键因素,优质铸坯的获得得益于对铸坯凝固过程和凝固组织的控制。在金属的凝固过程中,结晶器内热流和传质状态对连铸工艺操作和铸坯质量有着重要的影响。目前世界上所使用的结晶器还是传统的水冷式结晶器,传热效率低,不仅影响到产品的品质,产量也受到很大的影响,从而影响到企业效益。如镁等一些化学性质活泼的金属极易与水发生反应,发生爆炸事故,使得连铸生产具有较高的危险性。由于热管具有等温性,超导热性等优良特点,本文提出了把分离式热管应用于连铸结晶器中,代替传统的水冷方式的新思路,这样不仅能够避免危险事故的发生,又能够得到优质的铸坯。在传统结晶器设计基础上,本文研制开发了新型、简单的热管连铸结晶器。本文选用松香和葡萄糖为实验材料,测取冷凝段换热面积分别为A(2m2)、0.5A、0.25A的情况下实验材料的温度分布和热管温度;计算热管工作温度对应下的总换热系数。本文计算换热系数时,q = hFΔt中,换热面积均以蒸发段结晶器内壁面为准。根据实验结果,松香在冷凝段换热面积为A(2m2)、0.5A、0.25A下对应的热管工作温度分别为45℃、58℃、66℃,葡萄糖在冷凝段换热面积为A、0.5A、0.25A下对应的热管工作温度分别为50℃、65℃、73℃。得到了总传热系数的变化规律,结果发现冷凝散热面积越大,热管工作温度越低,总传热系数越大。在对有机质实验的基础上本文还分析了镁、铝、锡金属熔液连铸结晶过程中热管连铸结晶器的工作特性,镁、铝、锡连铸过程中,冷凝段换热面积为A时,热管工作温度分别为180℃、189℃、85℃,在铸坯结晶厚度为3mm时,拉坯速度大于等于2m/min,达到工业发展需求。本文的创新点是将分离式热管应用于连铸结晶器中,研制了热管连铸结晶器并用松香、葡萄糖得到了热管连铸结晶器的传热特性,进而在国内外是首次分析了镁熔液连铸结晶过程中热管连铸结晶器的工作特性。