受鑄(zhu)(zhu)錠(ding)凝固收縮和鑄(zhu)(zhu)型受熱膨(peng)脹(zhang)的影響，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)型接(jie)觸隨之發生(sheng)變(bian)化，即(ji)形成氣隙，如(ru)下(xia)圖(tu)所示。當鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)型間氣隙形成以后，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)向(xiang)鑄(zhu)(zhu)型的傳(chuan)(chuan)熱方(fang)式(shi)不只(zhi)是(shi)簡(jian)單的傳(chuan)(chuan)導傳(chuan)(chuan)熱，同(tong)時存在小區域的氣體導熱和輻射傳(chuan)(chuan)熱，導致鑄(zhu)(zhu)錠(ding)－鑄(zhu)(zhu)型界面(mian)(mian)熱阻（1/hz)發生(sheng)非線性(xing)變(bian)化。界面(mian)(mian)熱量傳(chuan)(chuan)輸可分為(wei)如(ru)下(xia)三個階段(duan)。
階(jie)段1: 在凝固初期，當(dang)表(biao)面溫度略(lve)低于鑄錠液相線(xian)溫度時(shi)，在鑄錠外表(biao)面會(hui)形成(cheng)一(yi)定厚度的半固態(tai)殼；此時(shi)，在液體靜壓力(li)和外界(jie)壓力(li)（如(ru)凝固壓力(li)和大氣壓等(deng)）的作用(yong)下，鑄錠和鑄型界(jie)面處于完全接觸(chu)狀態(tai)，如(ru)圖2-84(a)所示(shi)，因而界(jie)面的固固接觸(chu)熱量傳(chuan)輸方式(shi)在界(jie)面傳(chuan)熱過程中起主導(dao)作用(yong), 此界(jie)面宏觀(guan)平均換熱系(xi)數(shu)hz1可表(biao)示(shi)為(wei)
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為(wei)常(chang)量；Ph為(wei)液體靜壓(ya)力；Ps為(wei)外界壓(ya)力。
階(jie)段2: 在(zai)給定外界(jie)(jie)(jie)壓力和(he)液體靜壓力條件下，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼(ke)的(de)(de)強度存(cun)在(zai)一個臨界(jie)(jie)(jie)值(zhi)σm;隨(sui)著凝固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)過程的(de)(de)進行，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼(ke)的(de)(de)強度不斷增大(da)；當強度大(da)于臨界(jie)(jie)(jie)值(zhi)時，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼(ke)定型；隨(sui)后鑄錠半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼(ke)逐(zhu)漸(jian)與鑄型分離(li)，固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接觸(chu)(chu)(chu)積逐(zhu)漸(jian)減小，氣(qi)隙(xi)在(zai)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)某些位置形成(cheng)且(qie)其尺寸逐(zhu)漸(jian)增大(da)，導致(zhi)鑄錠和(he)鑄型界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)處于半(ban)(ban)完全接觸(chu)(chu)(chu)狀態(tai)，如(ru)圖2-84(b)所示。在(zai)此階(jie)段，氣(qi)隙(xi)的(de)(de)尺寸主要受由(you)液相變固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)相發生的(de)(de)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)收縮(suo)影響。盡管界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)還存(cun)在(zai)部分固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接觸(chu)(chu)(chu)，但(dan)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)熱(re)(re)(re)阻隨(sui)著凝固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)進行不斷增大(da)，由(you)于鑄錠和(he)鑄型界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)接觸(chu)(chu)(chu)方式的(de)(de)變化，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)熱(re)(re)(re)量傳(chuan)輸(shu)主要由(you)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接觸(chu)(chu)(chu)傳(chuan)熱(re)(re)(re)、輻射換熱(re)(re)(re)以及氣(qi)相導熱(re)(re)(re)傳(chuan)熱(re)(re)(re)三(san)分構成(cheng)，其中，固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接觸(chu)(chu)(chu)傳(chuan)熱(re)(re)(re)仍然(ran)占(zhan)據界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)熱(re)(re)(re)量傳(chuan)輸(shu)的(de)(de)主導地位。此階(jie)段界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)宏觀(guan)平均換熱(re)(re)(re)系數hz2可表示為
此外，隨著凝(ning)固(gu)(gu)(gu)的進行，鑄錠(ding)(ding)和鑄型界面(mian)(mian)上固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸面(mian)(mian)積逐(zhu)漸減(jian)小，因而階段(duan)1界面(mian)(mian)宏(hong)(hong)觀(guan)平均(jun)換(huan)(huan)熱(re)系數(shu)hz1最大，階段(duan)2界面(mian)(mian)宏(hong)(hong)觀(guan)平均(jun)換(huan)(huan)熱(re)系數(shu)hz2值(zhi)(zhi)次之，階段(duan)3界面(mian)(mian)宏(hong)(hong)觀(guan)平均(jun)換(huan)(huan)熱(re)系數(shu)hz3值(zhi)(zhi)最小，這與(yu)實際凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中界面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)系數(shu)逐(zhu)漸減(jian)小的規律(lv)相(xiang)互印(yin)證。同時，在鑄錠(ding)(ding)自身重力的作用下，在鑄錠(ding)(ding)底部位置，界面(mian)(mian)半完全接觸狀態始(shi)終貫穿整個凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程，這與(yu)鑄錠(ding)(ding)頂端界面(mian)(mian)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸完全消失有所不同，如圖(tu)2-84(d)所示。
凝固(gu)壓力(li)在氣隙的(de)形成過程中扮演(yan)了十分重要(yao)的(de)角色。研究表明，增加凝固(gu)壓力(li)（兆帕級(ji)）具有(you)明顯的(de)強(qiang)化冷卻效果，但在界面熱量傳輸變化的(de)三個階段，加壓強(qiang)化冷卻的(de)程度(du)大有(you)不同。
階(jie)段(duan)1:當壓力(li)(li)在(zai)幾兆(zhao)帕下變化時(shi)，由于物性參數（如強度(du)、密度(du)和導熱(re)系(xi)(xi)數等）的變化量可以(yi)忽略(lve)不計(ji)，壓力(li)(li)對(dui)鑄錠和鑄型界(jie)面完全接觸狀態影響(xiang)(xiang)較小(xiao)，根據式（2-166)可知，壓力(li)(li)對(dui)界(jie)面宏觀(guan)平均換熱(re)系(xi)(xi)數的影響(xiang)(xiang)可以(yi)忽略(lve)不計(ji)，因此增加壓力(li)(li)對(dui)階(jie)段(duan)1的界(jie)面換熱(re)影響(xiang)(xiang)很小(xiao)。
階段2:在此階段，鑄錠(ding)和鑄型(xing)界面非完全接觸(chu)狀態主(zhu)要由(you)凝固收縮控制。
隨著壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，半固(gu)(gu)態(tai)殼(ke)抵抗(kang)變形(xing)所(suo)需臨界(jie)(jie)強(qiang)度增大(da)，因而(er)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)能夠抑制界(jie)(jie)面(mian)非完全接(jie)觸(chu)(chu)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，有助于將(jiang)界(jie)(jie)面(mian)在整個凝固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中實現保持固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)的(de)(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)。例如，隨著壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，H13表面(mian)上(shang)的(de)(de)(de)坑變得淺平(ping)，且數(shu)(shu)量逐(zhu)漸(jian)減少，意(yi)味著鑄錠(ding)表面(mian)越來越光(guang)滑，粗糙度減小，鑄錠(ding)鑄型界(jie)(jie)面(mian)處(chu)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)面(mian)積增大(da)。根據式(shi)（2-168)可(ke)知(zhi)，界(jie)(jie)面(mian)宏觀平(ping)均傳熱系數(shu)(shu)與壓(ya)(ya)力趨(qu)于正比關系，加(jia)(jia)壓(ya)(ya)能夠顯(xian)著提升此(ci)階段界(jie)(jie)面(mian)宏觀平(ping)均換熱系數(shu)(shu)。因此(ci)，增加(jia)(jia)壓(ya)(ya)力能夠強(qiang)化(hua)鑄錠(ding)鑄型間界(jie)(jie)面(mian)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，抑制由凝固(gu)(gu)收縮導(dao)致界(jie)(jie)面(mian)氣隙的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，加(jia)(jia)快(kuai)鑄錠(ding)鑄型界(jie)(jie)面(mian)傳遞，強(qiang)化(hua)冷卻(que)效果明顯(xian)。
階(jie)段3:界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)(de)長(chang)大主(zhu)(zhu)要(yao)受(shou)控于(yu)(yu)固態收縮(suo)。隨著(zhu)界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺寸的(de)(de)變大，外界(jie)逐(zhu)步與(yu)界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)連通，在(zai)壓(ya)力(li)的(de)(de)作用下(xia)，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)逐(zhu)漸進(jin)(jin)入界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)內，進(jin)(jin)而導致界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)與(yu)外界(jie)之間的(de)(de)壓(ya)差趨于(yu)(yu)零，壓(ya)力(li)對界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)(de)影響逐(zhu)漸消失。此(ci)階(jie)段，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)與(yu)輻射換(huan)熱(re)(re)(re)為(wei)界(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)的(de)(de)主(zhu)(zhu)要(yao)方式(shi)。其中氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系數（hc,g)主(zhu)(zhu)要(yao)由(you)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)內氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)系數（kgap)和界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺寸（wgap)決定，作為(wei)計算氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系數的(de)(de)重(zhong)要(yao)參數，在(zai)給定壓(ya)力(li)下(xia)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)系數（kgap)可由(you)下(xia)列公(gong)式(shi)進(jin)(jin)行計算：
綜上所(suo)述，在(zai)(zai)通過氣(qi)體維(wei)持壓(ya)力的(de)加壓(ya)條件下(xia)，壓(ya)力對界(jie)面換熱(re)系(xi)數的(de)影響(xiang)主要(yao)集中在(zai)(zai)界(jie)面氣(qi)隙形(xing)成的(de)第二階段，即在(zai)(zai)鑄(zhu)錠殼凝固(gu)收(shou)縮(suo)階段加壓(ya)通過增(zeng)大鑄(zhu)錠殼抵抗變(bian)形(xing)所(suo)需臨界(jie)強度(du)從而改善界(jie)面換熱(re)，起到強化冷卻的(de)作用(yong)。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)2MPa壓(ya)力(li)下凝固(gu)為(wei)例，其(qi)(qi)凝固(gu)壓(ya)力(li)通過(guo)充入氬氣(qi)獲(huo)得。為(wei)了(le)分(fen)析加壓(ya)對界面氣(qi)隙尺寸和(he)換熱(re)(re)方(fang)式的(de)影響規律，采用埋設熱(re)(re)電(dian)偶(ou)以及位移(yi)傳感(gan)器實驗，同(tong)時測(ce)(ce)量(liang)(liang)凝固(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)溫(wen)度變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線以及其(qi)(qi)位移(yi)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線，其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，1#和(he)2#熱(re)(re)電(dian)偶(ou)分(fen)別測(ce)(ce)量(liang)(liang)離(li)鑄(zhu)錠外表面10mm和(he)15mm位置(zhi)處(chu)(chu)鑄(zhu)錠溫(wen)度變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線；3#和(he)4#熱(re)(re)電(dian)偶(ou)分(fen)別測(ce)(ce)量(liang)(liang)鑄(zhu)型(xing)(xing)內表面5mm和(he)10mm位置(zhi)處(chu)(chu)鑄(zhu)型(xing)(xing)的(de)溫(wen)度變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線；位移(yi)傳感(gan)器LVDT1和(he)LVDT2的(de)探頭位置(zhi)離(li)鑄(zhu)型(xing)(xing)內表面徑(jing)向距離(li)均為(wei)5mm,分(fen)別插(cha)入鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)中(zhong)(zhong)測(ce)(ce)量(liang)(liang)凝固(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)其(qi)(qi)位移(yi)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線。測(ce)(ce)量(liang)(liang)溫(wen)度和(he)位移(yi)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線的(de)裝置(zhi)如圖2-85所示。
溫(wen)度測量曲線如(ru)圖2-86所示，對于鑄錠(ding)溫(wen)度測量曲線，存在“陡升(sheng)”和“振蕩”區(qu)域，這(zhe)主要由熱(re)電偶(ou)預(yu)熱(re)和澆注引(yin)起鋼液(ye)湍(tuan)流分別造成。隨著凝(ning)固(gu)過程的(de)進行，鑄型(xing)溫(wen)度升(sheng)高，鑄錠(ding)溫(wen)度不斷降低。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外表(biao)面溫(wen)度(du)幾(ji)乎難(nan)以(yi)通過(guo)實驗進(jin)行準確測量，因(yin)而(er)可通過(guo)數值(zhi)計算(suan)的方式獲(huo)得(de)，即以(yi)測量的鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)溫(wen)度(du)變化(hua)曲線(xian)作(zuo)為輸(shu)入(ru)量，采用Beck 非線(xian)性求解法，計算(suan)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面（Tw,i)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外表(biao)面溫(wen)度(du)（Twm),由(you)于鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)表(biao)面非鏡面，有一(yi)定粗糙(cao)度(du)，因(yin)而(er)計算(suan)所得(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面（Tw,i)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外表(biao)面溫(wen)度(du)（Tw,m)均(jun)為宏觀平(ping)均(jun)表(biao)面溫(wen)度(du)，計算(suan)結果如圖2-87所示。當壓力一(yi)定時，在鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)界面換熱以(yi)及鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)外表(biao)面散(san)熱的影響下(xia)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外表(biao)面溫(wen)度(du)（Tw,i)在整個凝(ning)固(gu)過(guo)程中持續(xu)降低(di)(di)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面（Tw,m)先增加(jia)而(er)后逐漸降低(di)(di)。隨著壓力從(cong)0.1MPa增加(jia)至2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外表(biao)面降溫(wen)速率和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面升溫(wen)速率明(ming)顯(xian)加(jia)快，表(biao)明(ming)加(jia)壓對(dui)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)界面間(jian)換熱速率影響顯(xian)著。
當壓力一(yi)定時(shi)，界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)隨(sui)(sui)(sui)時(shi)間的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)關(guan)(guan)系(xi)可(ke)通過凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)位(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)獲(huo)得(de)。基于位(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)位(wei)移(yi)(yi)測(ce)(ce)量(liang)結果，所(suo)(suo)得(de)界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)隨(sui)(sui)(sui)時(shi)間的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)關(guan)(guan)系(xi)如圖2-88(a)所(suo)(suo)示，在(zai)0.1MPa、1MPa和(he)2MPa下，界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)隨(sui)(sui)(sui)時(shi)間變(bian)化(hua)(hua)規律基本相(xiang)似。以2MPa為例(li)，在(zai)凝固(gu)初期(qi)，鑄(zhu)錠、鑄(zhu)型(xing)(xing)和(he)位(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)感器(qi)之間存在(zai)巨大(da)(da)溫差(cha)，使得(de)位(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)感器(qi)附近的(de)(de)鋼液迅(xun)速凝固(gu)，以至于無法測(ce)(ce)量(liang)階(jie)段2 中(zhong)(zhong)凝固(gu)收(shou)縮導(dao)(dao)致(zhi)的(de)(de)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)；同時(shi)，鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)初期(qi)溫差(cha)巨大(da)(da)，加(jia)速了鑄(zhu)型(xing)(xing)升溫膨脹和(he)鑄(zhu)錠冷(leng)卻收(shou)縮，因(yin)而在(zai)界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)隨(sui)(sui)(sui)時(shi)間變(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)前(qian)段不(bu)存氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)緩(huan)慢增(zeng)長部(bu)分(fen)(fen)，取而代之的(de)(de)是氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)隨(sui)(sui)(sui)時(shi)間的(de)(de)陡升，而且氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)的(de)(de)陡升很大(da)(da)程度(du)(du)由鑄(zhu)錠固(gu)態(tai)收(shou)縮所(suo)(suo)致(zhi)。因(yin)此，位(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)感器(qi)所(suo)(suo)測(ce)(ce)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)僅包(bao)含了固(gu)態(tai)收(shou)縮導(dao)(dao)致(zhi)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)形(xing)成部(bu)分(fen)(fen)，無因(yin)凝固(gu)收(shou)縮形(xing)成氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)部(bu)分(fen)(fen)。在(zai)低壓下，增(zeng)加(jia)壓力對鑄(zhu)型(xing)(xing)和(he)鑄(zhu)錠的(de)(de)密度(du)(du)影(ying)(ying)響很小，幾乎可(ke)以忽略不(bu)計(ji)，所(suo)(suo)以增(zeng)加(jia)壓力對鑄(zhu)型(xing)(xing)固(gu)態(tai)收(shou)縮導(dao)(dao)致(zhi)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)(de)尺(chi)寸(cun)(cun)影(ying)(ying)響非(fei)常小，所(suo)(suo)以在(zai)0.1MPa、1MPa和(he)2MPa下，界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)傳(chuan)感器(qi)量(liang)的(de)(de)最(zui)大(da)(da)值(zhi)幾乎相(xiang)同，約為1.27mm。
根據氬(ya)氣導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)隨壓力的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)情況［圖2-89(a)]、凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)測(ce)量曲(qu)線和(he)鑄(zhu)錠外表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)以(yi)及(ji)鑄(zhu)型內表(biao)溫度(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)曲(qu)線，利用式(shi)（2-171)和(he)式(shi)（2-172)可獲(huo)得氣隙(xi)形成階段3中(zhong)界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣體(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)hc,g和(he)輻射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)hr,以(yi)及(ji)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)方式(shi)比例關系，結果如(ru)圖2-89(b)所示。輻射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)不受界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，在(zai)(zai)(zai)整個(ge)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，基(ji)(ji)本保持(chi)不變(bian)(bian)(bian)；相比之下，氣體(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)主要由氣體(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)和(he)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)尺寸(cun)共同決定(ding)，與氣體(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)成正比，與界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)尺寸(cun)成反(fan)比，因而在(zai)(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)氣體(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)變(bian)(bian)(bian)化(hua)規律與界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)過程(cheng)(cheng)截然相反(fan)，呈現先迅(xun)速減小，然后(hou)趨于定(ding)值(zhi)。在(zai)(zai)(zai)各個(ge)壓力條(tiao)件下，隨著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)進行，界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)總(zong)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)（hc,g+h,)迅(xun)速減小，然后(hou)趨于穩定(ding)，其中(zhong)輻射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)h1在(zai)(zai)(zai)總(zong)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)占比為60%~80%[120],且在(zai)(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)中(zhong)后(hou)期(qi)，0.1MPa、1MPa和(he)2MPa壓力下，總(zong)界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)基(ji)(ji)本相等。由此可知，低(di)壓下，加壓對由固(gu)(gu)態收縮(suo)形成界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)的(de)(de)(de)(de)尺寸(cun)影響(xiang)幾乎可以(yi)忽略不計。
根據以(yi)上討論(lun)可知(zhi)，凝固結束后(hou)，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)主要通過(guo)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)和(he)輻射(she)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)兩種(zhong)方式(shi)進(jin)行(xing)，因加(jia)壓(ya)對(dui)(dui)輻射(she)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)影響(xiang)很小，那(nei)(nei)么(me)加(jia)壓(ya)主要通過(guo)改變界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)，從而起到(dao)強化冷卻的(de)效果。同(tong)時(shi)，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)主要由氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)和(he)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)尺(chi)寸(cun)(cun)(cun)決定，因壓(ya)力(li)從0.1MPa增加(jia)至2MPa,氬氣(qi)(qi)(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)變化很小，進(jin)一步可知(zhi)壓(ya)力(li)主要通過(guo)改變界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙宏觀(guan)平均(jun)尺(chi)寸(cun)(cun)(cun)影響(xiang)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)，進(jin)而改變界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)總換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)。此外(wai)，壓(ya)力(li)對(dui)(dui)固態收縮導(dao)(dao)致的(de)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)(cun)(cun)影響(xiang)幾乎可以(yi)忽略不計，那(nei)(nei)么(me)壓(ya)力(li)主要通過(guo)改變由凝固收縮導(dao)(dao)致界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙的(de)尺(chi)寸(cun)(cun)(cun)，從而影響(xiang)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)。為了評估壓(ya)力(li)對(dui)(dui)凝固收縮導(dao)(dao)致界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙形成(cheng)的(de)影響(xiang)，利用界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)對(dui)(dui)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙宏觀(guan)平均(jun)尺(chi)寸(cun)(cun)(cun)（wm)進(jin)行(xing)計算(suan)，計算(suan)公式(shi)如下：
式中，hz3為(wei)宏觀界面(mian)換(huan)熱(re)系數(shu)，通過將測溫數(shu)據作為(wei)輸入量(liang)，利用(yong)Beck 非線(xian)性求解(jie)法(fa)獲(huo)得，計算流程如圖2-78所(suo)示(shi)。在整(zheng)個(ge)凝(ning)固(gu)過程中，界面(mian)氣隙(xi)宏觀平(ping)均尺(chi)寸（wm)明(ming)顯小(xiao)于(yu)因(yin)固(gu)態收縮(suo)導致的界面(mian)氣隙(xi)尺(chi)寸（wgap),同時，兩者差值（wgap-wm)隨著(zhu)壓(ya)力的增加而(er)增大(da)（圖2-90).這(zhe)表明(ming)在鑄錠和鑄型(xing)間(jian)存在一(yi)定的固(gu)－固(gu)接觸(chu)區(qu)或(huo)微(wei)間(jian)隙(xi)區(qu)。這(zhe)些區(qu)域的面(mian)積隨著(zhu)壓(ya)力的增大(da)而(er)增大(da)，從(cong)而(er)導致傳導換(huan)熱(re)的增加，這(zhe)與鑄錠表面(mian)粗糙度(du)的實驗結果(guo)符合(he)，也進一(yi)步(bu)說明(ming)了加壓(ya)對界面(mian)氣隙(xi)尺(chi)寸的影響主要集(ji)中在凝(ning)固(gu)收縮(suo)階段。
因(yin)此，加(jia)(jia)壓主要通過抑(yi)制由(you)凝固(gu)收縮(suo)(suo)導(dao)致的(de)(de)氣隙形(xing)成，增(zeng)大固(gu)固(gu)接觸(chu)或微氣隙的(de)(de)界(jie)(jie)面(mian)面(mian)積，強化鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)完全(quan)接觸(chu)狀態(tai)，從而增(zeng)加(jia)(jia)界(jie)(jie)面(mian)氣體導(dao)熱(re)換熱(re)系數；此外，加(jia)(jia)壓下(xia)，界(jie)(jie)面(mian)換熱(re)系數的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，加(jia)(jia)快(kuai)了鑄(zhu)(zhu)錠固(gu)態(tai)收縮(suo)(suo)，導(dao)致凝固(gu)初期由(you)固(gu)態(tai)收縮(suo)(suo)引起的(de)(de)氣隙的(de)(de)尺寸快(kuai)速增(zeng)大。
