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大型灰铁铸件由于结构和工艺的独特性,其铸件出现缩孔、缩松等收缩缺陷的几率比其他铸件要高得多,另外铸件吨位大(一般10t以上),生产成本高,如存在收缩缺陷,造成的经济损失则相当大。因此,对大型灰铁铸件进行合适的工艺设计,在满足使用性能的基础上,减少收缩缺陷显得十分重要。本文从公司生产的大型灰铸铁件立柱存在收缩缺陷的实际出发,分析了影响铸件缩孔、缩松的相关工艺因素,并从铁水成分、铁水温度及铸型条件等方面设计工艺试验,找到了上述工艺因素与铸件收缩缺陷深度及面积之间的关系。发现提高碳、硅含量,增加硫含量,降低浇注温度及磷含量,可降低铸件收缩缺陷的深度;增加砂型抗拉强度,可减少铸件收缩缺陷深度和面积;提高砂型紧实度,可减轻铸件收缩缺陷程度。基于公司生产实际以及参考国内外相关的文献报道,对铁水成分、出炉铁水温度、浇注温度、铸型条件等防缩工艺因素与铸件使用性能之间的关系进行了分析与试验研究,发现在保证大型灰铁铸件使用性能的前提下,实现铸件防缩的相关工艺因素的控制范围为碳当量取3.6%～3.8%,硅碳比为0.75;非易裂件硫含量取0.06～0.08比较合适,易裂件则硫尽量减少;磷含量取0.03～0.06%,易粘砂且致密性要求不高的取上限;出炉铁水温度尽量在1400℃左右,浇注温度在1260℃～1360℃左右;保证砂型抗拉强度不低于6Kg/cm2但不高于11Kg/cm2,树脂加入量控制在0.9%～1.3%。同时提高型砂紧实度以及使用A+B固化剂,可提高铸件防缩性能和表面要求。通过浇注系统和冒口设置与铸件防缩性能之间的关系的分析与试验研究,发现使用雨淋式和阶梯式浇注系统,以及保温冒口,可提高冒口补缩效果;对于壁厚较小及分布较均匀的铸件,冒口设计遵循顺序凝固原则,而壁厚较大及壁厚变化较大的铸件,参考均衡凝固原则,可在提高冒口设计效率和准确性的前提下,减少大型灰铁铸件收缩缺陷的倾向。最后,本文以典型大型灰铁铸件钢锭模和横梁为例,结合上述研究成果,探讨了大型灰铁铸件防缩工艺的设计步骤及方法,并使用华铸CAE分析软件,对横梁现有的工艺方案进行了优化模拟,并经过反复的试验验证,获得了防缩的最终工艺方案,其结果大大降低了大型灰铁铸件缩孔、缩松等收缩缺陷的几率。