受鑄錠(ding)(ding)凝固收縮和鑄型(xing)受熱(re)(re)(re)膨(peng)脹(zhang)的影響(xiang)，鑄錠(ding)(ding)和鑄型(xing)接觸隨之發生變化，即形成(cheng)氣隙，如下圖(tu)所示。當(dang)鑄錠(ding)(ding)和鑄型(xing)間氣隙形成(cheng)以后，鑄錠(ding)(ding)向鑄型(xing)的傳(chuan)熱(re)(re)(re)方式不只是簡(jian)單的傳(chuan)導傳(chuan)熱(re)(re)(re)，同時存在小區域的氣體(ti)導熱(re)(re)(re)和輻射傳(chuan)熱(re)(re)(re)，導致鑄錠(ding)(ding)－鑄型(xing)界(jie)面(mian)熱(re)(re)(re)阻（1/hz)發生非線(xian)性(xing)變化。界(jie)面(mian)熱(re)(re)(re)量(liang)傳(chuan)輸(shu)可分為(wei)如下三個階(jie)段。

  階(jie)段1: 在凝(ning)固(gu)(gu)初期，當表面(mian)(mian)溫度(du)略(lve)低于(yu)鑄錠(ding)液(ye)相線溫度(du)時(shi)，在鑄錠(ding)外表面(mian)(mian)會(hui)形成一定(ding)厚度(du)的(de)半固(gu)(gu)態(tai)殼；此時(shi)，在液(ye)體靜壓力(li)和(he)外界(jie)(jie)壓力(li)（如凝(ning)固(gu)(gu)壓力(li)和(he)大氣壓等）的(de)作用(yong)下(xia)，鑄錠(ding)和(he)鑄型(xing)界(jie)(jie)面(mian)(mian)處(chu)于(yu)完全接觸(chu)狀態(tai)，如圖2-84(a)所示(shi)，因而界(jie)(jie)面(mian)(mian)的(de)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)熱(re)量傳輸(shu)方(fang)式在界(jie)(jie)面(mian)(mian)傳熱(re)過程中起主導(dao)作用(yong), 此界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏觀平均換熱(re)系數hz1可表示(shi)為

   h21=a+b·(P1+P3)  （2-167)

   式中，a和(he)b為常量(liang)；Ph為液體靜(jing)壓力(li)；Ps為外界壓力(li)。

   階(jie)段(duan)(duan)2: 在(zai)給定(ding)外界(jie)壓力和(he)液體(ti)靜壓力條(tiao)件(jian)下，半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)(tai)殼(ke)的(de)強度(du)存(cun)在(zai)一(yi)個臨(lin)(lin)界(jie)值σm;隨(sui)著(zhu)凝固(gu)(gu)過程的(de)進(jin)行(xing)，半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)(tai)殼(ke)的(de)強度(du)不斷(duan)增(zeng)大(da)；當強度(du)大(da)于(yu)臨(lin)(lin)界(jie)值時，半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)(tai)殼(ke)定(ding)型(xing)；隨(sui)后鑄(zhu)錠半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)(tai)殼(ke)逐(zhu)(zhu)漸(jian)與鑄(zhu)型(xing)分(fen)離，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)(chu)積逐(zhu)(zhu)漸(jian)減小，氣隙(xi)在(zai)界(jie)面(mian)(mian)某些位(wei)置形(xing)成且其尺寸逐(zhu)(zhu)漸(jian)增(zeng)大(da)，導(dao)致(zhi)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)(mian)處(chu)于(yu)半(ban)(ban)完全(quan)接(jie)觸(chu)(chu)(chu)狀態(tai)(tai)，如(ru)圖2-84(b)所示。在(zai)此階(jie)段(duan)(duan)，氣隙(xi)的(de)尺寸主(zhu)要(yao)受由(you)液相變固(gu)(gu)相發生的(de)凝固(gu)(gu)收縮(suo)影(ying)響(xiang)。盡(jin)管界(jie)面(mian)(mian)還存(cun)在(zai)部分(fen)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)(chu)，但(dan)界(jie)面(mian)(mian)熱(re)(re)(re)(re)阻隨(sui)著(zhu)凝固(gu)(gu)的(de)進(jin)行(xing)不斷(duan)增(zeng)大(da)，由(you)于(yu)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)(mian)接(jie)觸(chu)(chu)(chu)方式的(de)變化，界(jie)面(mian)(mian)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)傳(chuan)輸(shu)主(zhu)要(yao)由(you)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)(chu)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)、輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)以及(ji)氣相導(dao)熱(re)(re)(re)(re)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)三分(fen)構成，其中，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)(chu)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)仍(reng)然占據界(jie)面(mian)(mian)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)傳(chuan)輸(shu)的(de)主(zhu)導(dao)地位(wei)。此階(jie)段(duan)(duan)界(jie)面(mian)(mian)宏觀平均換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)hz2可表示為

 此外，隨著(zhu)凝固的(de)進行，鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)(zhu)型界(jie)面(mian)(mian)(mian)上固固接(jie)(jie)(jie)觸面(mian)(mian)(mian)積(ji)逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao)，因而階段(duan)1界(jie)面(mian)(mian)(mian)宏觀平(ping)均換熱(re)系(xi)(xi)數hz1最大，階段(duan)2界(jie)面(mian)(mian)(mian)宏觀平(ping)均換熱(re)系(xi)(xi)數hz2值(zhi)次之，階段(duan)3界(jie)面(mian)(mian)(mian)宏觀平(ping)均換熱(re)系(xi)(xi)數hz3值(zhi)最小(xiao)，這(zhe)與(yu)實際凝固過程中(zhong)界(jie)面(mian)(mian)(mian)換熱(re)系(xi)(xi)數逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao)的(de)規(gui)律相互印證。同(tong)時，在(zai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠自身重力(li)的(de)作用下(xia)，在(zai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠底部位置，界(jie)面(mian)(mian)(mian)半完(wan)全接(jie)(jie)(jie)觸狀態始終(zhong)貫穿整個凝固過程，這(zhe)與(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠頂端界(jie)面(mian)(mian)(mian)固固接(jie)(jie)(jie)觸完(wan)全消失(shi)有(you)所(suo)不同(tong)，如圖2-84(d)所(suo)示。

  凝固壓力在(zai)氣隙的(de)形成過程中(zhong)扮演了十分重要的(de)角色。研究(jiu)表明(ming)(ming)，增加凝固壓力（兆帕級）具(ju)有明(ming)(ming)顯的(de)強化(hua)冷卻(que)效果(guo)，但在(zai)界面熱量傳輸變化(hua)的(de)三個階段，加壓強化(hua)冷卻(que)的(de)程度大有不同。

 階(jie)段(duan)1:當壓(ya)(ya)力在幾兆帕(pa)下變(bian)化時，由于(yu)物性(xing)參(can)數(shu)（如強度(du)、密度(du)和(he)導(dao)熱(re)系數(shu)等）的變(bian)化量可以(yi)忽略(lve)不(bu)計(ji)，壓(ya)(ya)力對鑄錠和(he)鑄型界面完全接觸狀態影響(xiang)較小，根據式（2-166)可知，壓(ya)(ya)力對界面宏觀平均換熱(re)系數(shu)的影響(xiang)可以(yi)忽略(lve)不(bu)計(ji)，因此(ci)增加壓(ya)(ya)力對階(jie)段(duan)1的界面換熱(re)影響(xiang)很小。

  階段(duan)2:在(zai)此階段(duan)，鑄錠和鑄型界面非完全接觸(chu)狀(zhuang)態主要由(you)凝固收縮控制。

  隨著壓(ya)(ya)力(li)(li)的增(zeng)加，半固(gu)(gu)態(tai)殼抵抗變形所需臨(lin)界(jie)(jie)(jie)強(qiang)度增(zeng)大，因而加壓(ya)(ya)能(neng)夠抑制界(jie)(jie)(jie)面(mian)非(fei)完全接觸(chu)(chu)狀態(tai)的形成(cheng)，有助(zhu)于(yu)將界(jie)(jie)(jie)面(mian)在(zai)整個凝固(gu)(gu)過(guo)程中實(shi)現保(bao)持固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)(chu)的狀態(tai)。例如，隨著壓(ya)(ya)力(li)(li)的增(zeng)加，H13表(biao)面(mian)上的坑(keng)變得淺平(ping)，且數(shu)量逐漸減(jian)少，意味著鑄(zhu)(zhu)錠(ding)表(biao)面(mian)越(yue)來越(yue)光滑，粗糙(cao)度減(jian)小，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面(mian)處的固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)(chu)面(mian)積(ji)增(zeng)大。根據式(shi)（2-168)可知，界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏觀平(ping)均傳熱系(xi)(xi)(xi)數(shu)與壓(ya)(ya)力(li)(li)趨于(yu)正比(bi)關系(xi)(xi)(xi)，加壓(ya)(ya)能(neng)夠顯著提升此階(jie)段界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏觀平(ping)均換熱系(xi)(xi)(xi)數(shu)。因此，增(zeng)加壓(ya)(ya)力(li)(li)能(neng)夠強(qiang)化鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型間界(jie)(jie)(jie)面(mian)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)(chu)狀態(tai)，抑制由凝固(gu)(gu)收縮導致(zhi)界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙的形成(cheng)，加快鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面(mian)傳遞，強(qiang)化冷(leng)卻(que)效果明顯。

  階段3:界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)長大(da)主要(yao)受控(kong)于固態收(shou)縮。隨著界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)的(de)變大(da)，外(wai)界(jie)(jie)(jie)(jie)逐(zhu)步與界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)連通，在壓力(li)的(de)作用下，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)逐(zhu)漸進(jin)入界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)內(nei)，進(jin)而(er)導(dao)致界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)與外(wai)界(jie)(jie)(jie)(jie)之(zhi)間(jian)的(de)壓差趨于零，壓力(li)對界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)影響逐(zhu)漸消(xiao)失。此階段，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)與輻射(she)換熱(re)(re)(re)(re)為界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)換熱(re)(re)(re)(re)的(de)主要(yao)方(fang)式(shi)。其中(zhong)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)（hc,g)主要(yao)由(you)氣(qi)(qi)隙(xi)內(nei)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)（kgap)和界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)（wgap)決定，作為計算氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)的(de)重要(yao)參數(shu)，在給定壓力(li)下氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)（kgap)可由(you)下列公(gong)式(shi)進(jin)行計算：

  綜上所(suo)述，在通過氣體維持壓(ya)力的加(jia)壓(ya)條(tiao)件下，壓(ya)力對界(jie)面(mian)換(huan)熱系數的影響主要集中在界(jie)面(mian)氣隙形(xing)成的第(di)二階(jie)段，即在鑄錠(ding)殼(ke)凝(ning)固(gu)收(shou)縮階(jie)段加(jia)壓(ya)通過增大鑄錠(ding)殼(ke)抵抗(kang)變形(xing)所(suo)需臨界(jie)強度從而改善界(jie)面(mian)換(huan)熱，起到強化冷卻(que)的作用。

  以H13在0.1MPa、1MPa和(he)2MPa壓(ya)(ya)力(li)下(xia)凝固(gu)為例，其(qi)凝固(gu)壓(ya)(ya)力(li)通(tong)過充入(ru)氬氣(qi)獲得。為了分(fen)(fen)析加壓(ya)(ya)對界面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸和(he)換熱(re)方式的影響規(gui)律，采用埋設熱(re)電偶(ou)(ou)以及位(wei)移傳(chuan)感器實驗(yan)，同時測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)凝固(gu)過程中(zhong)鑄(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)型溫(wen)度變化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)以及其(qi)位(wei)移變化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)，其(qi)中(zhong)，1#和(he)2#熱(re)電偶(ou)(ou)分(fen)(fen)別(bie)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)離鑄(zhu)錠(ding)外表(biao)面(mian)(mian)10mm和(he)15mm位(wei)置(zhi)處(chu)鑄(zhu)錠(ding)溫(wen)度變化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)；3#和(he)4#熱(re)電偶(ou)(ou)分(fen)(fen)別(bie)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)鑄(zhu)型內表(biao)面(mian)(mian)5mm和(he)10mm位(wei)置(zhi)處(chu)鑄(zhu)型的溫(wen)度變化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)；位(wei)移傳(chuan)感器LVDT1和(he)LVDT2的探頭位(wei)置(zhi)離鑄(zhu)型內表(biao)面(mian)(mian)徑(jing)向距(ju)離均為5mm,分(fen)(fen)別(bie)插入(ru)鑄(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)型中(zhong)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)凝固(gu)過程中(zhong)其(qi)位(wei)移變化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)。測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)溫(wen)度和(he)位(wei)移變化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)的裝(zhuang)置(zhi)如(ru)圖2-85所示。

  溫度測(ce)量(liang)曲(qu)線如(ru)圖2-86所(suo)示(shi)，對于(yu)鑄(zhu)錠溫度測(ce)量(liang)曲(qu)線，存在“陡(dou)升”和“振蕩”區域(yu)，這主(zhu)要由(you)熱電(dian)偶預熱和澆注引起鋼液湍流分別造成(cheng)。隨著(zhu)凝固過程(cheng)的(de)進行(xing)，鑄(zhu)型溫度升高，鑄(zhu)錠溫度不斷(duan)降低。

  因鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫度(du)(du)(du)(du)幾乎難以通過實驗進行準(zhun)確測量(liang)，因而(er)可(ke)通過數值計算(suan)的(de)方(fang)式獲得，即以測量(liang)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)溫度(du)(du)(du)(du)變化曲線作(zuo)為輸(shu)入量(liang)，采用Beck 非線性求解法(fa)，計算(suan)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)（Tw,i)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫度(du)(du)(du)(du)（Twm),由(you)于鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)非鏡面(mian)，有一定(ding)粗糙(cao)度(du)(du)(du)(du)，因而(er)計算(suan)所得鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)（Tw,i)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫度(du)(du)(du)(du)（Tw,m)均為宏觀平均表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫度(du)(du)(du)(du)，計算(suan)結果如圖2-87所示。當(dang)壓力一定(ding)時，在(zai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)換(huan)熱(re)(re)以及鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)散熱(re)(re)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)下，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫度(du)(du)(du)(du)（Tw,i)在(zai)整個(ge)凝固過程中持續降低，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)（Tw,m)先(xian)增加(jia)而(er)后逐漸降低。隨(sui)著壓力從0.1MPa增加(jia)至2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)降溫速(su)率(lv)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)升溫速(su)率(lv)明(ming)顯加(jia)快，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)加(jia)壓對鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)間換(huan)熱(re)(re)速(su)率(lv)影(ying)(ying)響(xiang)顯著。

  當壓(ya)(ya)力一定時(shi)(shi)，界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)關(guan)(guan)系(xi)可(ke)通過(guo)凝固過(guo)程中鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)位(wei)(wei)(wei)移變化(hua)曲(qu)(qu)線獲(huo)得(de)(de)。基于位(wei)(wei)(wei)移傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)(wei)移測(ce)量(liang)結果，所(suo)(suo)得(de)(de)界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)關(guan)(guan)系(xi)如圖2-88(a)所(suo)(suo)示(shi)，在(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa下(xia)，界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)間(jian)變化(hua)規(gui)律基本相(xiang)似。以(yi)(yi)2MPa為例，在(zai)凝固初期，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)、鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)和(he)(he)位(wei)(wei)(wei)移傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)之間(jian)存在(zai)巨大(da)溫差，使(shi)得(de)(de)位(wei)(wei)(wei)移傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)附近的(de)(de)(de)(de)(de)鋼液迅速凝固，以(yi)(yi)至于無法(fa)測(ce)量(liang)階段(duan)2 中凝固收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)導致的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)；同時(shi)(shi)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)初期溫差巨大(da)，加(jia)速了(le)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)升溫膨脹(zhang)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)冷卻收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)，因而在(zai)界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)隨(sui)時(shi)(shi)間(jian)變化(hua)曲(qu)(qu)線前段(duan)不存氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)緩慢增(zeng)長(chang)部(bu)分，取而代之的(de)(de)(de)(de)(de)是氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)陡升，而且氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)陡升很大(da)程度(du)(du)由(you)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)固態收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)所(suo)(suo)致。因此，位(wei)(wei)(wei)移傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)所(suo)(suo)測(ce)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)僅包含了(le)固態收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)導致氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)形成部(bu)分，無因凝固收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)形成氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)部(bu)分。在(zai)低壓(ya)(ya)下(xia)，增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力對(dui)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)密度(du)(du)影(ying)響很小(xiao)，幾(ji)乎可(ke)以(yi)(yi)忽略不計，所(suo)(suo)以(yi)(yi)增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力對(dui)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)固態收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)導致氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)影(ying)響非常小(xiao)，所(suo)(suo)以(yi)(yi)在(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa下(xia)，界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)最大(da)值(zhi)幾(ji)乎相(xiang)同，約為1.27mm。

  根(gen)據氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數隨壓(ya)(ya)力的變(bian)化(hua)情(qing)況［圖(tu)2-89(a)]、凝固過(guo)程中(zhong)(zhong)界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)測量(liang)曲線(xian)和鑄(zhu)錠外表面(mian)(mian)以及(ji)鑄(zhu)型(xing)內表溫度(du)的變(bian)化(hua)曲線(xian)，利(li)用式（2-171)和式（2-172)可獲得氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)形成階(jie)段(duan)3中(zhong)(zhong)界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數hc,g和輻(fu)射換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數hr,以及(ji)換熱(re)(re)(re)(re)(re)方式比(bi)例關(guan)系(xi)(xi)，結(jie)果如圖(tu)2-89(b)所示。輻(fu)射換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數不(bu)(bu)受界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)的影響，在(zai)(zai)整個凝固過(guo)程中(zhong)(zhong)，基(ji)本保持不(bu)(bu)變(bian)；相比(bi)之(zhi)下(xia)(xia)，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數主要由(you)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數和面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)共同(tong)決(jue)定(ding)(ding)，與(yu)(yu)(yu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數成正比(bi)，與(yu)(yu)(yu)界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)成反比(bi)，因(yin)而在(zai)(zai)凝固過(guo)程中(zhong)(zhong)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數變(bian)化(hua)規律與(yu)(yu)(yu)界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)的變(bian)化(hua)過(guo)程截(jie)然相反，呈現先迅速減小(xiao)(xiao)，然后(hou)趨(qu)于定(ding)(ding)值(zhi)。在(zai)(zai)各個壓(ya)(ya)力條件下(xia)(xia)，隨著凝固的進行(xing)，界面(mian)(mian)總換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數（hc,g+h,)迅速減小(xiao)(xiao)，然后(hou)趨(qu)于穩定(ding)(ding)，其(qi)中(zhong)(zhong)輻(fu)射換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數h1在(zai)(zai)總換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數中(zhong)(zhong)的占比(bi)為60%~80%[120],且在(zai)(zai)凝固中(zhong)(zhong)后(hou)期，0.1MPa、1MPa和2MPa壓(ya)(ya)力下(xia)(xia)，總界面(mian)(mian)換熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數基(ji)本相等。由(you)此可知(zhi)，低壓(ya)(ya)下(xia)(xia)，加壓(ya)(ya)對由(you)固態收縮形成界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的尺(chi)寸(cun)影響幾乎可以忽(hu)略不(bu)(bu)計。

 根據以上討論可知，凝固結束后，界(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱(re)主要(yao)(yao)通過氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)和(he)輻(fu)(fu)射(she)(she)換(huan)熱(re)兩(liang)種(zhong)方式進(jin)行，因加壓對(dui)輻(fu)(fu)射(she)(she)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)影(ying)響(xiang)很(hen)(hen)小(xiao)(xiao)，那么(me)加壓主要(yao)(yao)通過改(gai)變(bian)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，從而起到強(qiang)化(hua)冷卻的(de)效果(guo)。同(tong)時，界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)主要(yao)(yao)由(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)和(he)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)尺(chi)寸決定，因壓力從0.1MPa增加至2MPa,氬氣(qi)(qi)(qi)(qi)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)變(bian)化(hua)很(hen)(hen)小(xiao)(xiao)，進(jin)一步(bu)可知壓力主要(yao)(yao)通過改(gai)變(bian)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)宏(hong)觀平(ping)均(jun)尺(chi)寸影(ying)響(xiang)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，進(jin)而改(gai)變(bian)界(jie)面(mian)(mian)總換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)。此外，壓力對(dui)固態收縮(suo)導(dao)致的(de)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸影(ying)響(xiang)幾乎(hu)可以忽略不(bu)計，那么(me)壓力主要(yao)(yao)通過改(gai)變(bian)由(you)凝固收縮(suo)導(dao)致界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)的(de)尺(chi)寸，從而影(ying)響(xiang)界(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱(re)。為了評估壓力對(dui)凝固收縮(suo)導(dao)致界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)形(xing)成的(de)影(ying)響(xiang)，利用界(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)對(dui)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)宏(hong)觀平(ping)均(jun)尺(chi)寸（wm)進(jin)行計算(suan)，計算(suan)公式如(ru)下：

  式中，hz3為宏觀(guan)界(jie)面(mian)(mian)換熱系數，通過(guo)將測(ce)溫數據作為輸入量，利用Beck 非線性(xing)求解法(fa)獲(huo)得，計算(suan)流程如圖2-78所示。在(zai)整個凝(ning)固過(guo)程中，界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)宏觀(guan)平均尺寸(cun)（wm)明顯小于因(yin)固態收縮導致的(de)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)尺寸(cun)（wgap),同時，兩者差值（wgap-wm)隨著壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)而增(zeng)(zeng)大（圖2-90).這(zhe)表(biao)(biao)明在(zai)鑄(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)型間(jian)(jian)存在(zai)一定的(de)固－固接觸區或微間(jian)(jian)隙(xi)(xi)區。這(zhe)些區域的(de)面(mian)(mian)積隨著壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)(zeng)大而增(zeng)(zeng)大，從(cong)而導致傳導換熱的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，這(zhe)與鑄(zhu)(zhu)錠表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度(du)的(de)實(shi)驗結果符合，也進一步說明了加(jia)壓(ya)對界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)尺寸(cun)的(de)影響(xiang)主要集(ji)中在(zai)凝(ning)固收縮階(jie)段。

  因此，加(jia)壓主要通過(guo)抑制(zhi)由凝固(gu)收縮(suo)導(dao)致的(de)(de)氣隙形成，增大固(gu)固(gu)接觸(chu)或微氣隙的(de)(de)界(jie)面(mian)面(mian)積(ji)，強化鑄錠(ding)和鑄型界(jie)面(mian)完全接觸(chu)狀(zhuang)態，從而增加(jia)界(jie)面(mian)氣體導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系數；此外，加(jia)壓下，界(jie)面(mian)換(huan)熱(re)系數的(de)(de)增加(jia)，加(jia)快(kuai)了(le)鑄錠(ding)固(gu)態收縮(suo)，導(dao)致凝固(gu)初期由固(gu)態收縮(suo)引起的(de)(de)氣隙的(de)(de)尺(chi)寸快(kuai)速增大。