含Ti微合金钢角部横裂纹是其连铸生产过程中最为常见的质量缺陷。δ相转变为γ相的过程中由于结构差异伴随着大的体积收缩,导致初生坯壳厚度不均,应力集中时易产生表面裂纹,并且原始奥氏体晶粒的粗大也对铸坯质量有着不利影响,尤以包晶钢裂纹缺陷发生几率最高。本文对含Ti包晶钢凝固初期的液相异质形核机制和非平衡条件下包晶转变行为开展了系统研究。通过实验室Mg-Ti复合处理试验明确了 MgAl2O4-TiN-δ-Fe的形核机制,并基于该形核机制对包晶钢镁处理工艺效果进行试验验证,研究结论为解决微合金钢裂纹问题提供了技术思路。镁处理钢液中形成了大量弥散分布的富镁TiN颗粒,无论从TiN与液相的润湿性角度还是TiN与固态δ相之间的晶格错配度角度而言,均证实TiN可以作为高温铁素体的有效形核质点,显著降低其临界形核过冷度,从而起到诱发凝固初期的δ相异质形核的作用。Mg-Ti复合处理铁素体不锈钢等轴晶比率由37%提高到50%,平均晶粒尺寸减小26%左右,钢液中形成了大量富含MgO/MgAl2O4核心的TiN颗粒。基于晶格错配理论可以合理解析镁处理对铁素体组织的细化机制。HRTEM分析MgO和MgAl2O4与TiN晶格错配度分别为0.068%和5.02%,TiN与δ-Fe之间的晶格错配度为 4.41%,三相之间位相关系为(200)TiN//(110)δ-Fe 和(400)MgAl2O4//(200)TiN。说明TiN与钢液润湿特性促进了初始凝固液相在其表面的附着形核。高熔点氧化物Al2O3、MgO、MgAl2O4只有借助于TiN才可以起到促进铁素体相异质形核的作用。镁处理含Ti包晶钢可以通过细化原始奥氏体组织显著改善连铸坯的高温热塑性。镁处理后包晶钢原始奥氏体平均晶粒尺寸减小了 18.7%左右,富镁TiN颗粒尺寸减小约41%。镁处理后铸坯的第三脆性区最小断面收缩率高于60%。工业试验证实镁处理可以有效抑制含Ti包晶钢表面裂纹缺陷,铸坯角部裂纹发生率由3.79%降至0.01%,铸坯质量得到显著改善。