受(shou)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)凝固收縮和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)受(shou)熱(re)(re)(re)(re)膨脹(zhang)的影(ying)響，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)接觸隨之發生(sheng)變(bian)化(hua)，即形成氣隙，如下圖(tu)所示。當鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)間氣隙形成以(yi)后(hou)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)向鑄(zhu)(zhu)型(xing)的傳熱(re)(re)(re)(re)方式不只是簡單(dan)的傳導傳熱(re)(re)(re)(re)，同(tong)時存(cun)在小(xiao)區域的氣體導熱(re)(re)(re)(re)和(he)輻(fu)射傳熱(re)(re)(re)(re)，導致鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)－鑄(zhu)(zhu)型(xing)界面熱(re)(re)(re)(re)阻（1/hz)發生(sheng)非線性變(bian)化(hua)。界面熱(re)(re)(re)(re)量傳輸可分為如下三(san)個階段(duan)。
階(jie)段1: 在(zai)凝(ning)固(gu)初(chu)期，當表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)度略(lve)低于鑄(zhu)錠(ding)液(ye)相線溫(wen)度時(shi)，在(zai)鑄(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)會形成(cheng)一(yi)定厚度的半固(gu)態殼；此時(shi)，在(zai)液(ye)體(ti)靜(jing)壓(ya)力(li)和(he)外界(jie)壓(ya)力(li)（如(ru)(ru)凝(ning)固(gu)壓(ya)力(li)和(he)大氣壓(ya)等）的作用(yong)下，鑄(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)型界(jie)面(mian)(mian)(mian)處于完(wan)全(quan)接(jie)觸狀態，如(ru)(ru)圖2-84(a)所示(shi)，因而界(jie)面(mian)(mian)(mian)的固(gu)固(gu)接(jie)觸熱(re)量傳(chuan)輸方式在(zai)界(jie)面(mian)(mian)(mian)傳(chuan)熱(re)過程中起(qi)主導作用(yong), 此界(jie)面(mian)(mian)(mian)宏觀(guan)平均換熱(re)系數hz1可表(biao)(biao)示(shi)為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為(wei)常(chang)量；Ph為(wei)液體靜壓力；Ps為(wei)外界壓力。
階(jie)段(duan)2: 在給定外界(jie)(jie)(jie)壓力和(he)液(ye)體靜(jing)壓力條件下，半(ban)固(gu)(gu)態殼的(de)強(qiang)(qiang)度存(cun)在一(yi)個(ge)臨(lin)界(jie)(jie)(jie)值σm;隨著凝(ning)固(gu)(gu)過程的(de)進行，半(ban)固(gu)(gu)態殼的(de)強(qiang)(qiang)度不斷(duan)增大；當強(qiang)(qiang)度大于(yu)臨(lin)界(jie)(jie)(jie)值時(shi)，半(ban)固(gu)(gu)態殼定型(xing)(xing)；隨后鑄錠(ding)(ding)半(ban)固(gu)(gu)態殼逐漸(jian)與鑄型(xing)(xing)分(fen)離，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸積逐漸(jian)減小，氣(qi)隙(xi)在界(jie)(jie)(jie)面(mian)某些位置形成且其(qi)尺寸逐漸(jian)增大，導(dao)致鑄錠(ding)(ding)和(he)鑄型(xing)(xing)界(jie)(jie)(jie)面(mian)處(chu)于(yu)半(ban)完全接觸狀態，如圖2-84(b)所示。在此階(jie)段(duan)，氣(qi)隙(xi)的(de)尺寸主要受由液(ye)相變(bian)固(gu)(gu)相發生的(de)凝(ning)固(gu)(gu)收縮(suo)影響。盡管(guan)界(jie)(jie)(jie)面(mian)還存(cun)在部分(fen)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸，但界(jie)(jie)(jie)面(mian)熱(re)阻隨著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)進行不斷(duan)增大，由于(yu)鑄錠(ding)(ding)和(he)鑄型(xing)(xing)界(jie)(jie)(jie)面(mian)接觸方式(shi)的(de)變(bian)化，界(jie)(jie)(jie)面(mian)熱(re)量(liang)(liang)傳輸(shu)(shu)主要由固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸傳熱(re)、輻射換熱(re)以及氣(qi)相導(dao)熱(re)傳熱(re)三分(fen)構成，其(qi)中(zhong)，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸傳熱(re)仍(reng)然占據(ju)界(jie)(jie)(jie)面(mian)熱(re)量(liang)(liang)傳輸(shu)(shu)的(de)主導(dao)地位。此階(jie)段(duan)界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏觀(guan)平均換熱(re)系(xi)數hz2可表示為
此外，隨著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)進行，鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型界(jie)面上固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸面積逐漸減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)，因而階段1界(jie)面宏(hong)觀(guan)平(ping)均換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)hz1最(zui)(zui)大(da)，階段2界(jie)面宏(hong)觀(guan)平(ping)均換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)hz2值次之，階段3界(jie)面宏(hong)觀(guan)平(ping)均換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)hz3值最(zui)(zui)小(xiao)(xiao)，這(zhe)(zhe)與(yu)(yu)實際凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中界(jie)面換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)逐漸減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)規律相互(hu)印證。同(tong)時，在(zai)鑄(zhu)錠(ding)自身重力(li)的(de)(de)作(zuo)用下，在(zai)鑄(zhu)錠(ding)底部(bu)位(wei)置，界(jie)面半(ban)完全(quan)接(jie)觸狀態始終貫(guan)穿整個(ge)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)(guo)程，這(zhe)(zhe)與(yu)(yu)鑄(zhu)錠(ding)頂端界(jie)面固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸完全(quan)消失(shi)有所不同(tong)，如(ru)圖2-84(d)所示。
凝固(gu)壓力(li)在氣隙的(de)(de)形成過程中扮演了(le)十分重要的(de)(de)角色。研(yan)究表明，增加凝固(gu)壓力(li)（兆帕級(ji)）具有明顯(xian)的(de)(de)強化冷卻(que)效果，但在界面熱量(liang)傳輸變化的(de)(de)三(san)個階段，加壓強化冷卻(que)的(de)(de)程度大(da)有不同。
階(jie)段(duan)1:當壓(ya)力在幾兆帕下變化(hua)時，由于物(wu)性參數(shu)(shu)（如強度、密度和導熱(re)系數(shu)(shu)等）的(de)變化(hua)量(liang)可以(yi)忽(hu)略不(bu)計，壓(ya)力對(dui)(dui)鑄錠和鑄型界面完(wan)全接觸狀態影(ying)響較小(xiao)，根據式（2-166)可知(zhi)，壓(ya)力對(dui)(dui)界面宏(hong)觀平均換熱(re)系數(shu)(shu)的(de)影(ying)響可以(yi)忽(hu)略不(bu)計，因此增加(jia)壓(ya)力對(dui)(dui)階(jie)段(duan)1的(de)界面換熱(re)影(ying)響很小(xiao)。
階段(duan)2:在此階段(duan)，鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型界面(mian)非完全接(jie)觸狀態主要由凝(ning)固收縮控(kong)制。
隨著(zhu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，半固(gu)態殼抵(di)抗變形(xing)所需臨界(jie)強度增(zeng)(zeng)大，因而(er)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)能夠(gou)抑(yi)制界(jie)面(mian)(mian)(mian)非完全接觸狀(zhuang)(zhuang)態的(de)形(xing)成(cheng)，有(you)助于將界(jie)面(mian)(mian)(mian)在整個凝(ning)固(gu)過程中實現保(bao)持固(gu)固(gu)接觸的(de)狀(zhuang)(zhuang)態。例如(ru)，隨著(zhu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，H13表面(mian)(mian)(mian)上的(de)坑(keng)變得淺平(ping)，且數(shu)(shu)量逐漸減少，意味著(zhu)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)表面(mian)(mian)(mian)越來越光滑，粗糙度減小，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)面(mian)(mian)(mian)處的(de)固(gu)固(gu)接觸面(mian)(mian)(mian)積增(zeng)(zeng)大。根據式（2-168)可知，界(jie)面(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)均傳熱系數(shu)(shu)與壓(ya)(ya)(ya)力(li)趨于正比關系，加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)能夠(gou)顯著(zhu)提升此階段界(jie)面(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)均換熱系數(shu)(shu)。因此，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)力(li)能夠(gou)強化鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)型間界(jie)面(mian)(mian)(mian)固(gu)固(gu)接觸狀(zhuang)(zhuang)態，抑(yi)制由凝(ning)固(gu)收縮導致界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣隙的(de)形(xing)成(cheng)，加(jia)(jia)快鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)面(mian)(mian)(mian)傳遞，強化冷卻效果明顯。
階(jie)段3:界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)(de)長大(da)主要受控于(yu)固態收縮。隨著界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸的(de)(de)變大(da)，外(wai)(wai)界(jie)(jie)(jie)逐(zhu)步與界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)連通，在(zai)壓力的(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，氣(qi)(qi)體(ti)逐(zhu)漸進(jin)入(ru)界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)內(nei)，進(jin)而導(dao)致界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)與外(wai)(wai)界(jie)(jie)(jie)之間的(de)(de)壓差趨于(yu)零，壓力對界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)(de)影響逐(zhu)漸消失。此(ci)階(jie)段，氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)與輻射換熱(re)(re)(re)(re)為(wei)界(jie)(jie)(jie)面(mian)換熱(re)(re)(re)(re)的(de)(de)主要方式(shi)。其中氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)（hc,g)主要由氣(qi)(qi)隙(xi)內(nei)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)（kgap)和界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸（wgap)決定，作(zuo)為(wei)計算氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)的(de)(de)重(zhong)要參數(shu)，在(zai)給定壓力下(xia)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)（kgap)可由下(xia)列公式(shi)進(jin)行(xing)計算：
綜上所述(shu)，在(zai)通過氣體維(wei)持壓力的加壓條件(jian)下，壓力對界(jie)面換熱系數的影響主要集中在(zai)界(jie)面氣隙形成的第二階(jie)段，即在(zai)鑄(zhu)錠殼凝固收縮階(jie)段加壓通過增大鑄(zhu)錠殼抵抗變形所需臨(lin)界(jie)強度從(cong)而改善界(jie)面換熱，起到強化冷(leng)卻的作用(yong)。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa壓力下凝(ning)固為例，其(qi)凝(ning)固壓力通(tong)過充入氬氣獲得。為了(le)分析加壓對界面氣隙(xi)尺寸和(he)(he)(he)換(huan)熱(re)(re)方式的影響規律，采用埋(mai)設熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)以及位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳感(gan)器實驗，同時測(ce)(ce)量(liang)凝(ning)固過程中鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型溫(wen)(wen)度變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)(xian)以及其(qi)位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)(xian)，其(qi)中，1#和(he)(he)(he)2#熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)分別(bie)測(ce)(ce)量(liang)離鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)面10mm和(he)(he)(he)15mm位(wei)(wei)置處鑄(zhu)(zhu)錠(ding)溫(wen)(wen)度變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)(xian)；3#和(he)(he)(he)4#熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)分別(bie)測(ce)(ce)量(liang)鑄(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)面5mm和(he)(he)(he)10mm位(wei)(wei)置處鑄(zhu)(zhu)型的溫(wen)(wen)度變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)(xian)；位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳感(gan)器LVDT1和(he)(he)(he)LVDT2的探頭(tou)位(wei)(wei)置離鑄(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)面徑向(xiang)距(ju)離均為5mm,分別(bie)插入鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型中測(ce)(ce)量(liang)凝(ning)固過程中其(qi)位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)(xian)。測(ce)(ce)量(liang)溫(wen)(wen)度和(he)(he)(he)位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)(xian)的裝(zhuang)置如圖(tu)2-85所示。
溫度(du)測(ce)量曲(qu)線(xian)如(ru)圖2-86所示(shi)，對(dui)于鑄(zhu)(zhu)錠(ding)溫度(du)測(ce)量曲(qu)線(xian)，存在“陡(dou)升”和(he)“振(zhen)蕩”區域，這主要由熱電偶預熱和(he)澆注引起(qi)鋼液湍流(liu)分別造成。隨著凝固過(guo)程的進行，鑄(zhu)(zhu)型溫度(du)升高，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)溫度(du)不(bu)斷降低。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)內表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)幾乎難以通(tong)過實驗(yan)進行(xing)準(zhun)確測(ce)量(liang)，因(yin)而可通(tong)過數(shu)值計(ji)算的(de)方式獲得，即以測(ce)量(liang)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)變化曲線作為輸入量(liang)，采(cai)用Beck 非(fei)線性(xing)求解法，計(ji)算鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)內表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)（Twm),由于鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)非(fei)鏡(jing)面(mian)(mian)(mian)，有一定(ding)粗糙度(du)(du)(du)，因(yin)而計(ji)算所得鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)內表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)（Tw,m)均為宏觀平均表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，計(ji)算結果如圖2-87所示(shi)。當壓力一定(ding)時，在(zai)(zai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)界(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)熱以及鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)外(wai)(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)散熱的(de)影(ying)響下(xia)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)（Tw,i)在(zai)(zai)整個凝固過程(cheng)中持續降(jiang)低(di)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)內表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先增(zeng)加(jia)而后逐漸降(jiang)低(di)。隨著壓力從0.1MPa增(zeng)加(jia)至(zhi)2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)降(jiang)溫(wen)(wen)(wen)速率(lv)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)內表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)升溫(wen)(wen)(wen)速率(lv)明顯加(jia)快，表(biao)(biao)明加(jia)壓對鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)界(jie)面(mian)(mian)(mian)間換(huan)熱速率(lv)影(ying)響顯著。
當壓力一定時，界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)隨(sui)時間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化關系(xi)可通過凝(ning)(ning)固過程(cheng)中鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)位(wei)(wei)移變(bian)(bian)化曲線獲得。基于(yu)位(wei)(wei)移傳(chuan)感器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)移測(ce)(ce)量結果，所(suo)得界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)隨(sui)時間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化關系(xi)如圖2-88(a)所(suo)示，在(zai)(zai)0.1MPa、1MPa和(he)2MPa下(xia)(xia)，界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)隨(sui)時間(jian)(jian)變(bian)(bian)化規(gui)律基本相似。以(yi)(yi)2MPa為例(li)，在(zai)(zai)凝(ning)(ning)固初(chu)期(qi)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)、鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)和(he)位(wei)(wei)移傳(chuan)感器(qi)(qi)之間(jian)(jian)存(cun)在(zai)(zai)巨大(da)溫(wen)差(cha)，使得位(wei)(wei)移傳(chuan)感器(qi)(qi)附近的(de)(de)(de)(de)鋼液迅速凝(ning)(ning)固，以(yi)(yi)至于(yu)無法測(ce)(ce)量階段(duan)2 中凝(ning)(ning)固收(shou)(shou)(shou)縮導致(zhi)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)；同時，鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)初(chu)期(qi)溫(wen)差(cha)巨大(da)，加(jia)速了鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)升溫(wen)膨(peng)脹和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)冷卻收(shou)(shou)(shou)縮，因而在(zai)(zai)界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)隨(sui)時間(jian)(jian)變(bian)(bian)化曲線前段(duan)不(bu)存(cun)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)緩慢增(zeng)長部分(fen)，取而代之的(de)(de)(de)(de)是氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)隨(sui)時間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)陡(dou)升，而且(qie)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)陡(dou)升很大(da)程(cheng)度(du)(du)(du)由(you)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)固態(tai)(tai)收(shou)(shou)(shou)縮所(suo)致(zhi)。因此，位(wei)(wei)移傳(chuan)感器(qi)(qi)所(suo)測(ce)(ce)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)僅包含(han)了固態(tai)(tai)收(shou)(shou)(shou)縮導致(zhi)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)形成(cheng)部分(fen)，無因凝(ning)(ning)固收(shou)(shou)(shou)縮形成(cheng)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)部分(fen)。在(zai)(zai)低壓下(xia)(xia)，增(zeng)加(jia)壓力對(dui)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)密度(du)(du)(du)影響(xiang)很小，幾乎可以(yi)(yi)忽(hu)略不(bu)計，所(suo)以(yi)(yi)增(zeng)加(jia)壓力對(dui)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)固態(tai)(tai)收(shou)(shou)(shou)縮導致(zhi)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)(cun)影響(xiang)非(fei)常小，所(suo)以(yi)(yi)在(zai)(zai)0.1MPa、1MPa和(he)2MPa下(xia)(xia)，界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)傳(chuan)感器(qi)(qi)量的(de)(de)(de)(de)最大(da)值幾乎相同，約為1.27mm。
根據(ju)氬氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)導熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)隨(sui)壓力(li)的(de)變(bian)化(hua)情況(kuang)［圖(tu)2-89(a)]、凝(ning)(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)測(ce)量(liang)曲(qu)線和(he)鑄錠外表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)以及鑄型(xing)內(nei)表(biao)溫度的(de)變(bian)化(hua)曲(qu)線，利(li)用式(shi)（2-171)和(he)式(shi)（2-172)可獲(huo)得(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)形(xing)成(cheng)階(jie)段(duan)3中(zhong)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)hc,g和(he)輻(fu)射(she)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)hr,以及換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)方式(shi)比例關系(xi)(xi)，結果如(ru)圖(tu)2-89(b)所示(shi)。輻(fu)射(she)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)不(bu)受界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)影(ying)響，在(zai)整個凝(ning)(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)，基本保持(chi)不(bu)變(bian)；相比之(zhi)下，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)主(zhu)要(yao)由(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)和(he)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)共同(tong)決(jue)定，與氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)成(cheng)正比，與界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)成(cheng)反比，因(yin)而在(zai)凝(ning)(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)規(gui)律與界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)變(bian)化(hua)過程(cheng)(cheng)截然相反，呈現先迅(xun)速減(jian)小，然后(hou)趨于(yu)定值(zhi)。在(zai)各(ge)個壓力(li)條件(jian)下，隨(sui)著凝(ning)(ning)固的(de)進行，界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)總(zong)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)（hc,g+h,)迅(xun)速減(jian)小，然后(hou)趨于(yu)穩定，其中(zhong)輻(fu)射(she)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)h1在(zai)總(zong)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)中(zhong)的(de)占比為60%~80%[120],且(qie)在(zai)凝(ning)(ning)固中(zhong)后(hou)期，0.1MPa、1MPa和(he)2MPa壓力(li)下，總(zong)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)基本相等。由(you)此可知，低壓下，加壓對由(you)固態收縮形(xing)成(cheng)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)的(de)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)影(ying)響幾乎(hu)可以忽略不(bu)計。
根(gen)據以上討論可知(zhi)，凝(ning)(ning)固(gu)結束(shu)后，界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)主要(yao)通過(guo)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)和輻(fu)射(she)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)兩種方式(shi)進(jin)行，因加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)對(dui)輻(fu)射(she)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)的影響很小(xiao)，那么(me)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)主要(yao)通過(guo)改變(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)，從而(er)起(qi)到強化冷(leng)卻的效果。同時，界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)主要(yao)由氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)和界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣體(ti)尺(chi)寸決定，因壓(ya)(ya)(ya)力(li)從0.1MPa增加(jia)(jia)至2MPa,氬氣導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)變(bian)(bian)化很小(xiao)，進(jin)一步可知(zhi)壓(ya)(ya)(ya)力(li)主要(yao)通過(guo)改變(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)宏觀平均尺(chi)寸影響界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)，進(jin)而(er)改變(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)總(zong)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)。此外，壓(ya)(ya)(ya)力(li)對(dui)固(gu)態收縮(suo)導(dao)致的界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)尺(chi)寸影響幾乎可以忽略不計，那么(me)壓(ya)(ya)(ya)力(li)主要(yao)通過(guo)改變(bian)(bian)由凝(ning)(ning)固(gu)收縮(suo)導(dao)致界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)的尺(chi)寸，從而(er)影響界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)。為了(le)評估壓(ya)(ya)(ya)力(li)對(dui)凝(ning)(ning)固(gu)收縮(suo)導(dao)致界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)形成的影響，利(li)用界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)對(dui)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙(xi)宏觀平均尺(chi)寸（wm)進(jin)行計算，計算公式(shi)如下：
式中，hz3為宏(hong)觀界(jie)(jie)面(mian)換(huan)熱系(xi)數(shu)，通過(guo)將測溫數(shu)據作為輸入量(liang)，利用Beck 非線(xian)性求解法獲得(de)，計算(suan)流程如圖2-78所示。在(zai)整(zheng)個凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中，界(jie)(jie)面(mian)氣隙(xi)宏(hong)觀平均尺(chi)寸（wm)明顯小于因固(gu)(gu)態收(shou)縮導致(zhi)的(de)(de)(de)界(jie)(jie)面(mian)氣隙(xi)尺(chi)寸（wgap),同時(shi)，兩者差值（wgap-wm)隨著壓(ya)力的(de)(de)(de)增加而增大(da)（圖2-90).這表明在(zai)鑄錠和鑄型(xing)間(jian)存在(zai)一定(ding)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)－固(gu)(gu)接觸區或微(wei)間(jian)隙(xi)區。這些區域的(de)(de)(de)面(mian)積隨著壓(ya)力的(de)(de)(de)增大(da)而增大(da)，從而導致(zhi)傳導換(huan)熱的(de)(de)(de)增加，這與鑄錠表面(mian)粗糙度(du)的(de)(de)(de)實驗結(jie)果(guo)符合(he)，也進(jin)一步說明了(le)加壓(ya)對界(jie)(jie)面(mian)氣隙(xi)尺(chi)寸的(de)(de)(de)影響主(zhu)要集中在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)收(shou)縮階段。
因此，加(jia)(jia)壓主要通過(guo)抑制由凝固收縮導致的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)隙形成，增(zeng)大固固接(jie)觸或微氣(qi)(qi)隙的(de)(de)(de)(de)界(jie)面面積，強化鑄錠(ding)(ding)和(he)鑄型(xing)界(jie)面完全接(jie)觸狀態，從而增(zeng)加(jia)(jia)界(jie)面氣(qi)(qi)體導熱換(huan)熱系數；此外，加(jia)(jia)壓下(xia)，界(jie)面換(huan)熱系數的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，加(jia)(jia)快(kuai)了鑄錠(ding)(ding)固態收縮，導致凝固初期由固態收縮引起(qi)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)隙的(de)(de)(de)(de)尺寸快(kuai)速增(zeng)大。
