大断面球墨铸铁件由于内部凝固冷却缓慢，所以铸件中心常常出现碎块状石墨等石墨畸变的现象，这大大降低了铸件心部的力学性能。在过去的40多年里，国内外许多的科研工作者对于大断面球墨铸铁件的新工艺进行了大量的研究，也取得了很大的进展。但是，目前对于如何改进工艺，解决大断面球墨铸铁由于冷却速度缓慢而导致的石墨畸变问题还是个难题。因此，对于该问题的研究也还在不断继续。本文首先在工业生产现场浇注了Φ590×800mm的大断面球墨铸铁件，同时采集了铸件内部不同位置处的凝固冷却曲线，用热分析技术分析了大断面球墨铸铁的凝固特点，探讨了铸件中出现大量碎块状石墨的原因。然后，本文研究了冷却速度和锑元素对球墨铸铁石墨形态和力学性能的影响，从而设计了生产大断面球墨铸铁件的新工艺，并且在现场进行生产性验证试验。另外，本文还利用1500℃组合式多功能电阻炉物理模拟大断面铸件的凝固过程，进一步研究了稀土元素含量、浮硅孕育方法、预处理工艺对模拟铸件组织性能的影响。主要结论如下：（1）通过采集并且分析Φ590×800mm的圆柱型大断面球墨铸件内部中心、距中心85mm处、距中心170mm处、距中心255mm处四个位置的冷却曲线，发现铸件内部距中心170mm处的的再辉升高温度达到最高的7℃，再辉现象最为明显，而且用时达到最长的53分钟，即该处发生大量共晶反应的时间也最长，尽管该处的总体共晶时间不是最长。这也恰恰证实了该处的石墨形态最为恶化，碎块状石墨最多。（2）对于四个未添加微量元素Sb的铸件，冷却速度最慢的铸件的球化率为最低30.5%，而冷却速度最快的铸件达到了最高的85.2%，即铸件的冷却速度越快，其球化率越高。铸件在大量共晶温度附近（1150℃-1160℃左右）冷却速度的不同能直接导致石墨形态和力学性能的不同，冷却速度越慢，石墨形态越差，力学性能也越差。因此只要能缩短大断面铸件在1150℃及以上温度的冷却速度和保持时间，就可能大大改善其石墨形态和力学性能。（3）对于三个添加了0.03wt.%元素Sb的铸件，尽管冷却条件有所不同，但是球化率都高达90%。而冷却速度最慢的铸件的铸件的石墨球尺寸比另外两个铸件的要大，因为它的冷却速度最小。而对于另外两个冷却速度稍快的铸件，尽管冷却速度不一致，但是两者的球化率和石墨平均尺寸数值几乎差不多。这可能是由于两者的REE（稀土元素）/Sb（锑元素）比值都处于比较适宜的范围内。（4）添加0.03wt.%锑元素和内冷铁处理措施都能较大程度地改善Φ590×800mm大断面球墨铸铁件的石墨形态和基体组织，从而提高其力学性能。采取措施后的铸件内部大部分位置的抗拉强度、伸长率和硬度都有所提高。相比原始铸件来讲，采取新工艺的铸件内部距中心170mm处的抗拉强度、硬度和伸长率的最大提高幅度分别为12.5%、23.1%和46%。（5）熔炼并浇注Φ110×120的小尺寸铸件，并将其在1500℃组合式多功能电阻炉中保温，通过调整炉内冷却条件，物理模拟Φ590×800mm的圆柱型大断面球墨铸件内部的凝固过程。对铸件添加不同含量的稀土元素，发现残余稀土含量为0.014wt.%时，铸件畸变石墨较少，石墨形态最佳，说明0.014wt.%为合理的残余稀土量。（6）同样在实验室浇注模拟铸件。其中在球化孕育处理过程之后等铁液温度为1380℃左右时采用0.12wt.%孕育剂进行二次孕育-浮硅孕育，发现铸件相比未采用二次孕育的来讲，其中畸变石墨的比例有所减少，圆整石墨球数增多，铸件伸长率由4.95%提高到5.1%。而且抗拉强度从510MPa提高到538MPa。（7）对模拟铸件在出铁前2分钟采用预处理剂（0.5wt.%的微米级SiC粉末加上0.33wt.%的纯铁粉末混合均匀）处理，能够使铸件内部石墨球数增多，伸长率由5.10%提高到5.95%，而且抗拉强度也达到了510MPa。