690合金是第三代压水堆核电站蒸汽发生器传热管首选材料。随着国内合金冶炼及管材加工装备的升级，国家目前正在大力推进核电蒸汽发生器传热管的自主化制造。然而，由于我国研究核电蒸汽发生器用690合金传热管起步较晚，在材料应用基础与加工技术方面尚与世界先进水平存在一定的差距。为实现高质量690合金传热管的工业化生产，本文系统地研究了Φ515 mm690合金电渣锭的凝固、形变及组织演化规律，并进行了工程化验证。主要取得如下研究结果:　　实验对690合金电渣锭进行了实物解剖，研究其纵向中心截面发现，凝固组织可以根据其形貌特点自下而上地划出起始区、稳态区和热封顶区。起始区位于铸锭最底部，由垂直向上生长的柱状晶构成。稳态区为电渣锭的主体部分，它主要由倒“V”字形排列、与铸锭纵向轴线夹角39°-43°的发达柱状晶构成，组织均匀致密。热封顶区位于铸锭顶部较小范围内，它包含两个部分，即由细小等轴晶组成的“V”字形区域和上下相对生长的柱状晶终凝区。电渣锭中的柱状晶由多支生长方向相同的树枝晶构成，且树枝晶的发达程度与铸锭凝固时的冷却速率有关。重熔过程中晶体的生长形态主要受控于熔池热量的输入、散失条件和熔池形状。　　在电渣锭枝晶间区域，Ti、Cr元素富集，Ni、Fe元素贫化，C、N元素无明显偏析;在晶界位置，Cr、C元素富集，Ni、Fe元素贫化，Ti、N元素无明显偏析。上述元素中Ti的偏析倾向最高，其偏析度最高可达0.22。元素的偏析程度在稳态区、终凝区、等轴晶区内逐渐升高，在稳态区内由铸锭底部到顶部，边缘到中心逐渐加剧。　　凝固组织中的析出相包括初生氮化物TiN和富Cr碳化物M23C6。氮化物一般形成于液相，尺寸数微米，以规则几何块状存在于枝晶间，也可偶见以不规则形状存在于晶界。基体中初生氮化物数量与Ti元素偏析程度存在正相关关系。碳化物分布在电渣锭的晶界上，由铸锭边缘到中心数量逐渐增多，形态由颗粒状逐渐转变为树枝状。此外，经1100℃及以上固溶处理后，电渣锭枝晶间区域还会析出大量亚微米尺寸的二次氮化物，其析出受N元素扩散所控制。　　电渣锭的高温拉伸强度随温度的升高单调下降，而高温拉伸塑性取决于动态再结晶速率和晶界强度的共同影响，其变化较为复杂:在1000℃以下，晶界强度维持在较高水平，合金塑性随动态再结晶的增强逐渐上升;1000-1100℃晶界强度大幅降低，严重的晶界开裂导致电渣锭塑性显著下降;1100-1200℃动态再结晶速率大幅提高，合金高温塑性逐渐恢复到较高水平;1200℃以上，再结晶晶粒长大高温塑性再次下降。　　电渣锭晶界碳化物的完全溶解温度为1200℃。若热变形温度低于1200℃碳化物在加热阶段不能完全溶解，未溶碳化物会在变形过程中被进一步破碎和溶解为亚微米尺寸的近球形颗粒，随原始晶界附近材料的流动而运动，并最终在变形组织中呈条带状分布。碳化物条带能够在后续热处理中阻碍附近晶粒长大从而引发“细晶带”。热变形冷却过程中在晶界上均匀析出的碳化物能够阻止晶粒过分长大，有利于提高合金组织均匀性。此外，二次氮化物会在电渣锭锻造变形的加热过程中析出。虽然它们在经历变形后也会呈条带状分布，但由于颗粒分布稀疏不会对合金组织均匀性造成影响。　　位于电渣锭头部的等轴晶区内存在较为严重的Ti偏析和氮化物析出，在电渣重熔过程热封顶初期应采用较小的熔炼电流下降速率来缩小或消除等轴晶区。除此，综合考虑电渣锭的变形能力、碳化物溶解和工程化验证结果，为获得不含碳化物条带且均匀性良好的变形组织，大尺寸690合金电渣锭的锻造加热温度应在1200-1220℃范围内，始锻温度不可低于1100℃，并宜采用“菱变方”的锻打方式，分多火次对铸锭整体进行均匀变形。