亚包晶钢表面质量问题是连铸领域长期以来研究的内容。早期对连铸板坯的研究就已表明,含碳量在0.09%-0.17%的亚包晶钢连铸板坯易产生表面纵裂纹,对其产生原因,研究者们已把目光集中在这类钢种的δ→γ相变上,而冷却速率是影响包晶相变收缩程度的重要因素。然而不论是现阶段依托工厂实际成产数据的各种计算模型,还是前人研发的各种实验方法,都不能实现在结晶器冷却条件下对包晶相变收缩程度的准确表征。随着拉速的改变,铸坯表面的冷却速率势必也会改变。因此,实现在大冷却速率条件下对包晶相变收缩程度的表征,不仅有助于研究冷速对包晶相变收缩程度的影响规律,同时还能为亚包晶钢连铸过程中表面裂纹的控制提供指导意见。本文以表面粗糙度Ra(δ/γ)值表征亚包晶钢初始凝固过程中包晶相变收缩程度,利用高温激光共聚焦扫描显微镜实现钢样的熔化、凝固、原位观察以及表面粗糙度的测量过程。并依据前人关于连铸结晶器内冷却条件的研究成果,以接近实际连铸坯的冷却强度作为钢样初始凝固过程的的冷却条件。原位观察了低碳钢、包晶钢和高碳钢凝固过程中各阶段相变行为引起的表面形貌变化,测量了其表面粗糙度。并与相图结合,分析判断了不同的相变行为对表面粗糙度的影响。发现有包晶相变的亚包晶钢表面粗糙度明显大于超低碳钢、高碳钢,然后测量了不同碳含量亚包晶钢包晶相变产生的表面粗糙度。以探究大冷却条件下碳含量对包晶相变收缩程度的影响,并验证以表面粗糙度Ra(δ/γ)值表征亚包晶钢初始凝固过程中包晶相变收缩程度方法的正确性。主要研究成果概括如下:(1)δ→γ相变是影响表面粗糙度值的主要因素;包晶相变收缩程度越大,表面粗糙度值越大。(2)利用表面粗糙度Ra(δ/γ)值能够在大冷却速率下表征包晶相变收缩程度。(3)在20℃/s冷却速率条件下,0.10C%亚包晶钢表面粗糙度Ra(δ/γ)值为31.5μm、0.14C%表面粗糙度Ra(δ/γ)值为25.4μm、0.16C%表面粗糙度Ra(δ/γ)值为17.2μm,在0.10-0.16C%范围内,碳含量增加,包晶相变收缩程度降低,表面粗糙度值降低。