随着高性能、高参数大型设备的开发，对大型铸锻件的需求量越来越大，钢锭的吨位和尺寸也越来越大，因此，研究钢锭内部疏松缺陷的产生机理和压实很有必要。采用数值模拟的方法，利用凝固过程的温度场分布预测钢锭内部疏松缺陷的位置分布，通过优化工艺参数改善疏松缺陷，对优质大型锻造用钢锭的生产具有重大意义。本文采用温度场和固相场相结合的方法，进行了55吨和234吨钢锭凝固过程的数值模拟，分析了大型锻造用钢锭内部疏松的形成机理和规律，并得到了试验验证。进而采用优化的铸造工艺参数，分析了55吨-600吨大型钢锭的疏松缺陷。利用ProCAST软件中的孔隙率和DEFORM软件中的相对密度的关系，以铸造工艺模拟所得到的疏松缺陷为依据，建立锻造工艺模拟所需要的模型，采用WHF法对疏松缺陷进行压实，得到了合理的工艺参数。主要结论如下：1.利用数值模拟预测出了55吨钢锭疏松缺陷位的位置分布，经试验验证，数值模拟结果与试验数据基本吻合，分析出了钢锭与钢模之间最佳换热系数1200w/(m2·k)，为其他吨位疏松缺陷的铸造工艺模拟提供了合理的依据。2.在234吨钢锭的双包浇注、凝固过程中，当后浇包温度较低时，对钢锭中上部的凝固影响很大，对冒口端和下部影响较小。钢锭上部凝固较快，使冒口较早失去了补缩能力，钢锭的热点下移，导致疏松缺陷偏下。在双包浇注温度相同、不同的两个方案中，对于钢锭同一高度而言，凝固前期固相线向中心的推进速度较快，随着凝固时间的延长，凝固速度减慢。在钢锭的整个凝固过程中，在距冒口线以下150-300mm区域凝固速度始终最快。在双浇包温度相同时，疏松程度比后浇包温度低时要轻，位置也有所上移。3.随着钢锭吨位的增加，钢锭所产生的疏松缺陷逐渐远离冒口线，向钢锭水口端偏移，且疏松带的宽度和长度都明显增加；在钢锭轴线方向上，疏松长度增加速度为2.296mm/t。相对于锭身长度而言，疏松缺陷位置的分布比较稳定，受锭身长度影响较小，分布于冒口线以下锭身长度的10%左右。疏松缺陷的长度受锭身尺寸的影响较大，其长度占锭身长度的比例从21.3%增大至55.4%。钢锭吨位越大，占锭身长度的比例明显越大，疏松缺陷长度越长。疏松缺陷的宽度相对于锭身直径变化也较为明显。小于267吨的钢锭，其疏松缺陷的宽度占锭身直径的1.4%左右。当钢锭吨位增大至296吨以上时，其疏松缺陷的宽度占锭身直径的比例大于3%，并呈逐渐增大的趋势。4.利用WHF法对锭身长4m、直径为3m的钢锭进行疏松压实，工艺参数为：砧宽比为0.7，压下率为20%，搭接量为10%时，进行多工序压实，当等效应变值为0.521，等效于应力值为50.8MPa，轴向应力值为13.7MPa，钢锭内部的疏松缺陷可以完全被压实。