凝固是决定铸件质量的关键过程,各种铸造缺陷如缩孔、缩松、变形等产生于这一过程或与之密切相关。液态金属进入型腔之后,温度如何变化,凝固如何进行,缺陷如何形成,这些对铸造工作者来说均为不可视过程。如何通过科学计算和形象描绘,优化最佳方案并形成工艺文件,尽可能以较少的人力物力生产出优质铸件,是铸造凝固过程数值模拟的主要任务。本文基于数值模拟方法进行大型铸钢件质量预测的研究,利用计算机数值模拟技术,预测大型铸钢件生产中经常出现的缩松、缩孔、变形等铸造缺陷,进而优化工艺,降低铸造成本。通过选取典型的铸钢件,采用实验的方法,对温度场、应力场、模数、冒口补缩距离、外冷铁等铸造工艺参数进行验证并加以修改,使其符合生产实际。由于水轮机下环、叶片在凝固过程中极易产生变形,本文通过大量的实验数据及应力场分析,确定了拉筋和反变形量,并保证了铸件的尺寸精度。通过对典型铸件工艺的数值模拟和验证研究,实现了数值模拟技术在生产中的实际应用,避免了工艺设计的盲目性,缩短了新工艺的设计周期和设计成本。利用计算机预生产,提高了工艺的准确性,大大降低后序缺陷处理成本,对提高企业经济效益、增强企业竞争力,起到了举足轻重的作用。