CN108746562A - 石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置及方法，装置包括T型导电结晶器、支臂和有衬电渣炉，支架上的两个横臂分别用于升降石墨电极环和自耗电极环，有衬电渣炉用于化渣并向T型导电结晶器内浇注预熔渣，引锭板上设有环形底水箱；方法为：(1)将芯棒置于T型导电结晶器内；在有衬电渣炉内对预熔渣进行化渣浇注形成渣池；(2)将石墨电极环下降，与渣池、上结晶器、熔铸电源和横臂构成导电回路，通电对芯棒表面和渣池加热；(3)达到预设温度时，将石墨电极环移走，将自耗电极环插入渣池，开始进行电渣熔铸。本发明的方法热量利用率高，可避免钢锭复合界面处夹层渣的产生有利于提高钢锭质量，简化了生产设备。

Description

石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置及方法

技术领域

本发明属于冶金及铸造技术领域，特别涉及一种石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置及方法。

背景技术

当前，装备制造业的一个突出技术发展趋势是极端制造，一方面是朝超微超精发展，另一方面是朝超大发展。电力、石化、冶金等领域装备大型化、复杂化的发展，对大型铸锻件行业提出更高的要求，对大型钢锭的需求越来越多。

在百万千瓦级核电机组中，无论是二代加，还是三代AP1000、CAP1400，都含有大量技术要求高、规格大、形状复杂的铸锻件，其中压力容器整体顶盖、下封头、锥形筒体等形状复杂的锻件都需要整体锻造；百万千瓦级核电机组常规岛低压整体转子是目前世界上所需钢锭最大、锻件毛坯重量最大、截面尺寸最大、技术要求最高的实心锻件，是代表热加工最高综合技术水平的产品；转子净重超过170吨，需600吨级钢锭，大型混流式水轮机铸锻件；三峡工程采用的70万千瓦机组是目前世界上最大功率等级的水轮机组，其不锈钢水轮机转轮直径达到了9.8米，重量达500吨；随着造船和国防工业的发展，对宽厚板的要求越来越高，制约宽厚板生产的主要因素是支承辊，重达230吨，需要600吨级的钢锭；目前，国外只有JSW(日本制钢所)具备制造能力。

由此可见，大型铸锻件用大型钢锭的制备是非常必要而且重要的，钢锭的质量水平在一定程度上将决定铸锻件的最终质量，而且今后重大技术装备的发展还会催生出规格更大、工艺更复杂、技术含量更高的大型铸锻件；但是，这些铸锻件属于高合金易偏析材料，由于元素偏析问题，常规方法生产的钢锭合格率很低，几乎很难生产出高质量的钢锭。

我国目前已经拥有多台接近2万吨的大型压机，在重大装备国产化工作中，大型关键铸锻件仍然依靠从日本、韩国、法国等国家进口，且受到供货能力和一些其他制约，究其原因是国产件能力有限、质量难以满足需求，大型铸锻件用优质大型钢锭的制备已成为重大装备制造业发展的瓶颈；另一方面从材料本身发展的角度来看，随着石油、化工等行业装备大型化的发展，材料的服役条件将越来越苛刻，而材料中的合金化程度越高，其耐高温、耐高压、耐腐蚀的能力越强。

近年来，众多研究者都在研究在材料中增加元素含量对其性能的影响，未来提高合金性能的元素将会不断增加，例如Cr、Mo、W等元素在材料中能够显著提高其耐蚀性能，因此，高合金材料必将是未来发展的趋势；然而到目前为止，高合金钢锭的制备，尤其是大型钢锭的制备一直以来都没有很好的解决；因此，开展大型钢锭的制备工艺及质量控制技术的相关研究工作是非常必要的。

目前大型钢锭的生产方法有铸造法、多炉连续浇注法、双结晶器法、芯部电渣熔铸法以及电渣熔铸法；由于钢锭的尺寸过大，多炉连续浇注法和电渣熔铸法难以避免的产生偏析、疏松和缩孔等问题；而电渣熔铸复合法的工艺主要是在冶炼初期存在复合界面夹渣的问题，问题产生的主要原因为浇渣结束后，由于芯棒的激冷作用，熔渣在芯棒表面凝固为渣壳，在后续复合熔炼过程中，渣池与金属熔池对芯棒表面渣壳的热作用并不能迅速将其熔化，而是停留在芯棒与工作层之间，从而导致复合界面夹渣，生产出的大型复合铸锭下部产生质量缺陷。

发明内容

针对现有熔铸法制备大型钢锭技术存在的上述不足，本发明提供一种石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置及方法，采用结晶器内石墨电极环补充温度技术，在熔铸过程中通过使渣池作为预热导电回路的一部分，在导电过程中升温，对芯棒表面进行预热，从而在熔铸过程中使芯棒与工作层的熔合顺利，避免夹渣层的出现，进一步提高钢锭的质量。

本发明的石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置包括T型导电结晶器、支臂和有衬电渣炉，T型导电结晶器包括上结晶器、下结晶器和引锭装置，上结晶器和下结晶器之间通过绝缘板绝缘，上结晶器内壁及顶面为导电石墨，下结晶器侧壁上设有液位检测器，其中T型导电结晶器内金属熔池的液面稳定时，液位检测器位于渣池和金属熔池的交界面；装配在支臂上的两个横臂分别用于升降石墨电极环和自耗电极环，有衬电渣炉用于化渣并向T型导电结晶器内浇注预熔渣；引锭装置的引锭板上方设有环形底水箱用于对芯棒下部进行冷却，环形底水箱的外壁与下结晶器的内壁之间有间隙。

上述的石墨电极环和自耗电极环均为圆筒状，其水平截面为圆环形。

上述装置中，两个横臂通过短网与熔铸电源的一极连接，熔铸电源的另一极通过短网与上结晶器连接；在电极进入渣池时，使上结晶器、渣池、短网、电极和横臂构成导电回路；其中石墨电极环和自耗电极环相互替换作为该导电回路中的电极。

上述装置中，有衬电渣炉通过短网与化渣电源的一极连接，化渣电源的另一极通过短网与石墨电极连接，化渣过程中，化渣电源、有衬电渣炉、短网、预熔渣和化渣石墨电极构成导电回路。

上述装置中，上述的绝缘板的材质为石棉布。

本发明的石墨电极预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的方法是采用上述装置，包括以下步骤：

(1)将芯棒置于T型导电结晶器内；在有衬电渣炉内对预熔渣进行化渣，预熔渣熔化后经测温达到化渣预设温度时，通过导流槽浇注到T型导电结晶器与芯棒之间形成渣池；

(2)通过支臂上的横臂将石墨电极环下降，并开启熔铸电源；当石墨电极环插入渣池后，石墨电极环、渣池、上结晶器、熔铸电源和横臂构成导电回路，通过直流电对芯棒表面和渣池加热；

(3)当渣池温度达到所需预设温度时，通过横臂将石墨电极环提出并移走，通过另一个横臂将自耗电极环移到T型导电结晶器上方，再下降使自耗电极环插入渣池，开始进行电渣熔铸，直至获得复合钢锭。

上述方法中，芯棒与自耗电极环为相同材质或不同材质。

上述方法中，芯棒表面先经切削去除表皮，然后涂覆防氧化剂，再置于T型导电结晶器内，芯棒轴线与T型导电结晶器的轴线重合并且插入环形底水箱内；环形底水箱和下结晶器内壁之间的间隙填充有氧化铝粉末，环形底水箱和芯棒之间的间隙填充有氧化铝粉末，氧化铝粉末用于防止液态渣池外泄；包覆层覆盖在环形底水箱和内外两层氧化铝粉末的顶面上，用于在浇注过程中保护环形底水箱避免冲击腐蚀；当电渣熔铸的抽锭步骤开始后，包覆层附着在凝固的金属底部，环形底水箱和下结晶器内壁之间氧化铝粉末流出；抽锭开始前包覆层位于绝缘板和液位检测器之间。

上述方法中，预熔渣先在加热炉中烘干去除水分，然后置于有衬电渣炉内进行化渣。

上述方法中，预熔渣料组分由CaF₂、Al₂O₃、CaO和MgO组成，预熔渣的用量按浇注到T型导电结晶器与芯棒之间后，形成的渣池的液面高于上结晶器底面70～100mm。

上述方法中，步骤(1)开始时上结晶器、下结晶器和环形底水箱内均通入冷却水；自耗电极环插入渣池后，开始在渣池内熔化形成金属熔池；启动引锭板进行抽锭；步骤(3)金属熔池在芯棒表面凝固形成复合层，复合层与芯棒表面形成熔合界面，通过环形底水箱的冷却作用促进其上方的熔合界面的冷却，增强界面结合强度。

上述方法中，通过控制系统控制横臂的旋转和自耗电极环/石墨电极环的升降，通过控制系统控制有衬电渣炉的化渣和浇注，通过控制系统控制引锭装置的启动和环形底水箱的循环水流通，通过控制系统控制熔铸电源和化渣电源的开启和关闭并控制电流和电压；其中熔铸电源和化渣电源为同一电源或不同电源；环形底水箱与循环水泵装配在一起；液位检测器与控制系统装配在一起，通过控制系统控制引锭装置的引锭速度以及自耗电极的下降速度，控制渣池与金属熔体的交界面处于液位检测器所在的位置。

本发明的装置及方法利用石墨电极环对渣池二次加热，采用非自耗电极(化渣石墨电极)在有衬炉进行化渣操作，冶炼好的预熔渣通过炉口浇注到芯棒与导电结晶器之间，浇渣结束即下降石墨电极环，形成石墨电极环、渣池、上结晶器与电源的回路，补充渣池的温度，同时能够熔清芯棒表面凝固的渣壳，进而提高芯棒的温度，利于实现芯棒与工作层的熔合结合；渣池达到预设温度后，移走石墨电极环，移来自耗电极环并埋于渣中，形成渣池、自耗电极环、上结晶器与电源形成通路，自耗电极环在渣池焦耳热作用下熔化，同时进行抽锭操作，实现边熔化边抽锭的操作，获得复合钢锭；所制造的钢锭不仅无疏松、缩孔同时减轻偏析情况，并且界面性能稳定，抗事故能力强，使用寿命长，而且下部无夹渣，省去切除费用，提高经济效益。

本发明可以对熔渣进行再次补充温度，熔清芯棒表面渣壳，同时预热芯棒，保证芯棒与工作层之间既无渣皮，又能熔融复合，形成良好的复合界面；采用的芯棒可以是铸态或锻态，即芯棒可以采用铸造或锻造方法生产；制备的大型钢锭可用于生产核电转子用钢、支撑辊等双层或多层复合钢锭。

与现有的技术方法相比，本发明具有如下优点：

(1)采用石墨电极预热补充温度，低电压大电流冶炼，热量利用率高，减少能耗；

(2)由于补温操作，能够提高渣池的温度，熔清芯棒表面的渣壳，从而避免钢锭复合界面处夹层渣的产生；

(3)由于补温操作，有利于加强对芯棒的预热效果，有利于钢液与芯棒形成熔合结合，形成良好的界面质量；

(3)石墨电极和自耗电极皆为环形，在周向上芯棒预热温度更加均匀，金属熔滴分布更加均匀，提高复合界面结合层周向厚度均匀性，提高复合质量，减少了内应力及应力集中，有利于提高钢锭质量；

(5)采用环形底水箱能够有效的增加对复合层的冷却强度，细化复合层凝固组织，提高复合层的性能；

(6)通过渣池对芯棒预热，不需要外来的热源，简化了生产设备。

附图说明

图1为本发明实施例中的石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置的T型导电结晶器和支臂部分结构示意图；

图2为本发明实施例中石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置的有衬电渣炉部分结构示意图；

图中，1、上结晶器，2、下结晶器，3、绝缘板，4、液位检测器，5、芯棒、6、渣池，7、金属熔池，8、复合外层，9、引锭板，10、结晶器支撑底板，11、包覆层，12、导电石墨，13、支臂，14、横臂Ⅰ，15、横臂Ⅱ，16、假电极Ⅰ，17、假电极Ⅱ，18、圆盘Ⅰ，19、圆盘Ⅱ，20、石墨电极环，21、自耗电极环，22、熔铸电源，23、化渣电源，24、化渣石墨电极，25、有衬电渣炉，26、预熔渣，27、测温枪，28、化渣短网，29、熔铸短网，30、环形底水箱。

具体实施方式

本发明实施例中液面检测器的型号为ML0C-2M。

本发明实施例中预熔渣成分按重量百分比含CaF₂ 55％，CaO 20％，MgO 3％，Al₂O₃22％。

本发明实施例中的石墨电极环和自耗电极环为市购产品。

本发明实施例中芯棒选用的材质为45号钢、高速钢或Cr7钢，自耗电极环选用的材质为高速钢或Cr7钢。

本发明实施例中制成的复合钢锭的直径≥260mm，其中芯棒的直径≥130mm。

本发明实施例中包覆层的材质为镁砂和石棉绳。

本发明实施例中石墨电极环的内径为190mm，厚度为20mm，自耗电极环的内径为190mm，厚度为20mm。

本发明的装置T型导电结晶器和支臂部分如图1所示，有衬电渣炉部分如图2所示，T型导电结晶器包括上结晶器1、下结晶器2、引锭板9和结晶器支撑底板10，上结晶器1和下结晶器2之间通过绝缘板3绝缘，上结晶器1内壁及顶面为导电石墨12，下结晶器2侧壁上设有液位检测器4，其中T型导电结晶器内金属熔池7的液面水平高度稳定时，液位检测器4位于渣池6和金属熔池7的交界面；装配在支臂13上的横臂Ⅰ14和横臂Ⅱ15分别用于升降石墨电极环20和自耗电极环21，有衬电渣炉25用于化渣并向T型导电结晶器内浇注熔化的预熔渣；引锭板9上方固定连接有环形底水箱30用于对芯棒5的下部进行冷却，环形底水箱30的外壁与下结晶器2的内壁之间有间隙；

石墨电极环20和自耗电极环21均为圆筒状，其水平截面为圆环形；两者分别装配在圆盘Ⅰ18和圆盘Ⅱ19上，圆盘Ⅰ18和圆盘Ⅱ19分别装配在假电极Ⅰ16和假电极Ⅱ17上，假电极Ⅰ16和假电极Ⅱ17分别转配在横臂Ⅰ14和横臂Ⅱ15上；

支臂13装配有旋转装置用于旋转横臂Ⅰ14和横臂Ⅱ15，横臂Ⅰ14和横臂Ⅱ15均设有升降装置用于升降石墨电极环20和自耗电极环21；

横臂Ⅰ14和横臂Ⅱ15通过熔铸短网29与熔铸电源22的一极连接，熔铸电源22的另一极与上结晶器1连接；在石墨电极环20/自耗电极环21进入渣池6时，使上结晶器1、渣池6、熔铸短网29、石墨电极环20/自耗电极环21和横臂Ⅰ14/横臂Ⅱ15构成导电回路；

有衬电渣炉25通过化渣短网28与化渣电源23的一极连接，化渣电源23的另一极与化渣石墨电极24连接，化渣过程中，化渣电源23、有衬电渣炉25、化渣短网28、预熔渣26和化渣石墨电极24构成导电回路；通过测温枪27检测熔化的预熔渣温度。

本发明实施例中绝缘板的材质为石棉布。

本发明实施例中有衬电渣炉在浇注时被翻转，有衬电渣炉的浇注口与溜槽的顶端相配合，溜槽的底端与T型导电结晶器内部相对。

本发明实施例中通过控制系统控制横臂的旋转和自耗电极环/石墨电极环的升降，通过控制系统控制有衬电渣炉的化渣和浇注，通过控制系统控制引锭板的启动和环形底水箱的循环水流通，通过控制系统控制熔铸电源和化渣电源的开启和关闭并控制电流和电压；其中熔铸电源和化渣电源为同一电源或不同电源；环形底水箱与循环水泵装配在一起；液位检测器与控制系统装配在一起，通过控制系统控制引锭装置的引锭速度以及自耗电极的下降速度，控制渣池与金属熔体的交界面处于液位检测器所在的位置。

本发明的化渣预设温度根据不同熔渣的预设温度确定。

本发明的所需预设温度根据不同合金的熔铸温度确定。

本发明实施例中圆盘Ⅰ和圆盘Ⅱ为钢质，能够导电。

实施例1

采用的芯棒材质为45号钢，自耗电极环的材质为高速钢，芯棒直径为170mm；制备的复合钢锭的直径260mm；

芯棒表面先经切削去除表皮，然后涂覆防氧化剂，再置于T型导电结晶器内，芯棒轴线与T型导电结晶器的轴线重合；芯棒轴线与T型导电结晶器的轴线重合并且插入环形底水箱内；环形底水箱和下结晶器内壁之间的间隙填充有氧化铝粉末，环形底水箱和芯棒之间的间隙填充有氧化铝粉末，氧化铝粉末用于防止液态渣池外泄；包覆层覆盖在环形底水箱和内外两层氧化铝粉末的顶面上，用于在浇注过程中保护环形底水箱避免冲击腐蚀；当电渣熔铸的抽锭步骤开始后，包覆层附着在凝固的金属底部，环形底水箱和下结晶器内壁之间氧化铝粉末流出；抽锭开始前包覆层位于绝缘板和液位检测器之间；

预熔渣先在加热炉中烘干去除水分，然后置于有衬电渣炉内进行化渣，预熔渣熔化后经测温达到化渣预设温度时，通过溜槽浇注到T型导电结晶器与芯棒之间形成渣池；预熔渣的用量按浇注到T型导电结晶器与芯棒之间后，形成的渣池的液面高于上结晶器底面70～100mm；其中的化渣预设温度为1823K；

浇注开始前，上结晶器、下结晶器和环形底水箱内均通入冷却水；

通过支臂上的横臂将石墨电极环下降，并开启熔铸电源；当石墨电极环插入渣池后，石墨电极环、渣池、上结晶器、熔铸电源和横臂构成导电回路，通过直流电对芯棒表面和渣池加热；加热至渣池的预设温度为2000K；

当渣池温度达到上述预设温度时，通过横臂将石墨电极环提出并移走，通过另一个横臂将自耗电极环移到T型导电结晶器上方，再下降使自耗电极环插入渣池，开始进行电渣熔铸；其中自耗电极环插入渣池后，开始在渣池内熔化形成金属熔池；启动引锭板进行抽锭，金属熔池在芯棒表面凝固形成复合层，复合层与芯棒表面形成熔合界面，通过环形底水箱的冷却作用促进其上方的熔合界面的冷却，增强界面结合强度；随抽锭的进行直至获得复合钢锭；当电渣熔铸的抽锭开始后，包覆层上部分氧化铝粉末流出，剩余部分用于保护芯棒的底段；其中熔铸时的电压为40V，电流为3500A，抽锭速度为7mm/min；

当熔化预熔渣(化渣)时，将石墨电极插入有衬电渣炉中，当石墨电极、引弧剂、横臂与有衬电渣炉形成回路时即能够起弧，此时向炉内加入预熔渣，预熔渣的加入方式选择多次少量的方法，利用焦耳热效应熔化，此过程需要对回路的电流电压进行调节来控制冶炼的稳定性，使预熔渣均匀熔化、熔清；利用测温枪对熔化的预熔渣进行测温，当渣温达到浇注温度后，启动浇渣平台，上升有衬电渣炉，向T型导电结晶器内倾倒熔化的预熔渣；

当预熔渣导入导电结晶器内后，下降石墨电极环，开始供电，通过测温枪监测液态渣池温度的变化；

采用相同装置和材料，在不进行石墨电极环预热的情况下重复上述过程进行对比试验，比较可见，采用石墨电极环预热的方法制备的复合钢锭没有夹渣层，而不进行石墨电极环预热的方法获得的钢锭具有明显的夹渣层；

采用相同装置和材料，在不进行石墨电极环预热的情况下，采用通电预热的方式，在插入自耗电极环之前对渣池预热，虽然钢锭下部复合界面处无夹渣层，但是补充温度过高，芯棒表面温度过高，熔合层深度难以准确控制。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

采用芯棒的材质为高速钢；

当电渣熔铸的抽锭开始后，熔铸时的电压为40V，电流为3500A，

制备的复合钢锭没有夹渣层，复合界面良好。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

(1)采用芯棒的材质为实施例2的复合钢锭，经过表面车削后，芯棒的直径为255mm，自耗电极环的材质为高速钢；

(2)制备的复合钢锭的直径为350mm；当电渣熔铸的抽锭开始后，熔铸时的电压为40V，电流为5000A；

制备的复合钢锭没有夹渣层，复合界面良好。

实施例4

方法同实施例1，不同点在于：

(1)采用芯棒的材质为Cr7钢，自耗电极环的材质为Cr7钢，芯棒的直径为170mm；

(2)制备的复合钢锭的直径为260mm；当点渣熔铸的抽锭开始时，熔铸时的电压为40V；电流为3500A；抽锭速度为6.2mm/min；

制备的复合钢锭没有夹渣层，复合界面良好。

实施例5

方法同实施例1，不同点在于：

(1)采用芯棒的材质为实施例4的复合钢锭，经过表面车削后，芯棒的直径为255mm，自耗电极环的材质为Cr7钢；

(2)制备的复合钢锭的直径为350mm；当电渣熔铸的抽锭开始后，熔铸时的电压为40V，电流为5000A；

制备的复合钢锭没有夹渣层，复合界面良好。

Claims (8)

1.一种石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置，包括T型导电结晶器、支臂和有衬电渣炉，T型导电结晶器包括上结晶器、下结晶器和引锭装置，上结晶器和下结晶器之间通过绝缘板绝缘，上结晶器内壁及顶面为导电石墨，下结晶器侧壁上设有液位检测器，T型导电结晶器内金属熔池的液面稳定时，液位检测器位于渣池和金属熔池的交界面；其特征在于：装配在支臂上的两个横臂分别用于升降石墨电极环和自耗电极环，有衬电渣炉用于化渣并向T型导电结晶器内浇注预熔渣；引锭装置的引锭板上方设有环形底水箱用于对芯棒下部进行冷却，环形底水箱的外壁与下结晶器的内壁之间有间隙。

2.根据权利要求1所述的石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置，其特征在于所述的石墨电极环和自耗电极环均为圆筒状，其水平截面为圆环形。

3.根据权利要求1所述的石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置，其特征在于所述的两个横臂通过短网与熔铸电源的一极连接，熔铸电源的另一极通过短网与上结晶器连接；在电极进入渣池时，使上结晶器、渣池、短网、电极和横臂构成导电回路；其中石墨电极环和自耗电极环相互替换作为该导电回路中的电极。

4.根据权利要求1所述的石墨电极环预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的装置，其特征在于所述的有衬电渣炉通过短网与化渣电源的一极连接，化渣电源的另一极通过短网与石墨电极连接，化渣过程中，化渣电源、有衬电渣炉、短网、预熔渣和化渣石墨电极构成导电回路。

5.一种石墨电极预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的方法，其特征在于采用权利要求1所述的装置，包括以下步骤：

(1)将芯棒置于T型导电结晶器内；在有衬电渣炉内对预熔渣进行化渣，预熔渣熔化后经测温达到化渣预设温度时，通过导流槽浇注到T型导电结晶器与芯棒之间形成渣池；

(2)通过支臂上的横臂将石墨电极环下降，并开启熔铸电源；当石墨电极环插入渣池后，石墨电极环、渣池、上结晶器、熔铸电源和横臂构成导电回路，通过直流电对芯棒表面和渣池加热；

(3)当渣池温度达到所需预设温度时，通过横臂将石墨电极环提出并移走，通过另一个横臂将自耗电极环移到T型导电结晶器上方，再下降使自耗电极环插入渣池，开始进行电渣熔铸，直至获得复合钢锭。

6.根据权利要求5所述的石墨电极预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的方法，其特征在于所述的芯棒与自耗电极环为相同材质或不同材质。

7.根据权利要求5所述的石墨电极预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的方法，其特征在于步骤(1)中芯棒表面先经切削去除表皮，然后涂覆防氧化剂，再置于T型导电结晶器内，芯棒轴线与T型导电结晶器的轴线重合并且插入环形底水箱内；环形底水箱和下结晶器内壁之间的间隙填充有氧化铝粉末，环形底水箱和芯棒之间的间隙填充有氧化铝粉末，氧化铝粉末用于防止液态渣池外泄；包覆层覆盖在环形底水箱和内外两层氧化铝粉末的顶面上，用于在浇注过程中保护环形底水箱避免冲击腐蚀；当电渣熔铸的抽锭步骤开始后，包覆层附着在凝固的金属底部，环形底水箱和下结晶器内壁之间氧化铝粉末流出；抽锭开始前包覆层位于绝缘板和液位检测器之间。

8.根据权利要求5所述的石墨电极预热电渣熔铸制备大型复合钢锭的方法，其特征在于步骤(1)开始时上结晶器、下结晶器和环形底水箱内均通入冷却水；步骤(3)中自耗电极环插入渣池后，开始在渣池内熔化形成金属熔池；启动引锭板进行抽锭；金属熔池在芯棒表面凝固形成复合层，复合层与芯棒表面形成熔合界面，通过环形底水箱的冷却作用促进其上方的熔合界面的冷却，增强界面结合强度。