15Cr-15Ni含Ti奥氏体不锈钢（15-15Ti）是制备钠冷快堆堆芯组件中包壳管材的结构材料,其合金化程度高,元素容易发生偏析。在工程化生产时多采用3～6吨级15-15Ti奥氏体不锈钢铸锭加工制备包壳管材,随着合金铸锭尺寸的增加,会进一步加剧合金元素的偏析程度。为实现高质量15-15Ti合金包壳管的工业化生产,本文系统地研究了 3t级合金自耗锭的凝固元素偏析规律及均匀化工艺,并进行了工程化验证。主要取得如下研究结果:（1）获得了3吨工程化15-15Ti奥氏体不锈钢自耗锭的凝固组织全貌,自耗锭纵向截面铸态组织可以依据宏观形貌特征自下而上地划分为起始区、稳态区和终凝区。起始区位于自耗锭底部由垂直向上生长的柱状晶构成。稳态区处于自耗锭的中间部位,是自耗锭的主体部分,其主要由倒“V”字形排列的发达柱状晶构成,与铸锭纵向轴线夹角小于45°,组织均匀致密。终凝区位于自耗锭头部,铸锭轴向散热也比较快,与起始区的结构具有一定的相似性,即由上下相对生长的柱状晶构成。（2）3吨级15-15Ti自耗钢锭的头部、中部、底部及所对应的中心、1/2半径、边缘无元素宏观偏析行为。在自耗锭头、中、尾部微观组织的枝晶间区域,Mo、Ti、C、Si、Mn元素富集,Fe元素贫化,Cr、Ni元素无明显偏析行为,其中元素Ti的偏析程度最高。（3）不同部位的样品中在高温均匀化不同时间后的Mo、Ti元素残余偏析指数表明,铸锭中心位置处元素偏析最难消除。随着在1200℃均匀化处理时间延长,铸态组织中枝晶间白色点状和长条状MC碳化物逐渐回溶到基体中。通过观察均匀化处理后枝晶形貌变化、各元素的偏析比、Ti和Mo元素的残余偏析指数变化及析出相回溶情况,确定出最合理热处理工艺为1200℃×25h。（4）变形方式相同时,自耗锭不做高温均匀化处理,锻造而成的棒材中出现细晶带和成条带状分布的碳化物。锻造前对自耗锭进行1200℃×25h高温均匀化处理,锻造而成的棒材中未发现细晶带和成条带状分布的碳化物。高温均匀化处理是改善15-15Ti组织均匀性有效的工艺方法。