受(shou)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)凝(ning)固收縮(suo)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)受(shou)熱(re)(re)膨(peng)脹的(de)影響(xiang)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)接觸隨之發生(sheng)變化，即(ji)形成氣隙，如(ru)下圖(tu)所示。當鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)間氣隙形成以(yi)后，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)向鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)的(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)熱(re)(re)方式(shi)不只是簡單的(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)導(dao)(dao)傳(chuan)(chuan)(chuan)熱(re)(re)，同時存在(zai)小區域的(de)氣體導(dao)(dao)熱(re)(re)和(he)輻射傳(chuan)(chuan)(chuan)熱(re)(re)，導(dao)(dao)致鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)－鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)界面熱(re)(re)阻（1/hz)發生(sheng)非線性變化。界面熱(re)(re)量傳(chuan)(chuan)(chuan)輸可(ke)分為(wei)如(ru)下三個階段(duan)。
階段1: 在(zai)(zai)(zai)凝固(gu)初(chu)期，當表面溫度略低于鑄(zhu)錠液相線溫度時(shi)，在(zai)(zai)(zai)鑄(zhu)錠外表面會形成一定厚(hou)度的(de)半固(gu)態(tai)殼；此時(shi)，在(zai)(zai)(zai)液體靜(jing)壓力(li)(li)和外界壓力(li)(li)（如凝固(gu)壓力(li)(li)和大氣壓等(deng)）的(de)作用下，鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型界面處于完全接(jie)觸狀態(tai)，如圖2-84(a)所示，因而界面的(de)固(gu)固(gu)接(jie)觸熱(re)量(liang)傳輸方式在(zai)(zai)(zai)界面傳熱(re)過程中起主導作用, 此界面宏觀平均換熱(re)系數hz1可表示為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為常(chang)量；Ph為液體靜壓力；Ps為外界壓力。
階(jie)段2: 在給(gei)定外界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)壓力和(he)(he)液體靜壓力條件下，半(ban)(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態殼(ke)的(de)(de)強度(du)存在一個臨界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)值(zhi)σm;隨(sui)著(zhu)(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)過程的(de)(de)進行，半(ban)(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態殼(ke)的(de)(de)強度(du)不斷(duan)增大(da)；當強度(du)大(da)于(yu)(yu)臨界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)值(zhi)時，半(ban)(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態殼(ke)定型；隨(sui)后鑄錠半(ban)(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態殼(ke)逐(zhu)漸與鑄型分離，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)積逐(zhu)漸減(jian)小，氣隙在界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)某(mou)些(xie)位(wei)置形成且其尺寸逐(zhu)漸增大(da)，導(dao)致(zhi)鑄錠和(he)(he)鑄型界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)處于(yu)(yu)半(ban)(ban)(ban)完全接(jie)(jie)觸(chu)狀態，如圖(tu)2-84(b)所示。在此階(jie)段，氣隙的(de)(de)尺寸主(zhu)要受由液相變(bian)固(gu)(gu)(gu)相發生的(de)(de)凝固(gu)(gu)(gu)收縮影響。盡管(guan)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)還存在部分固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)，但界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)阻隨(sui)著(zhu)(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)進行不斷(duan)增大(da)，由于(yu)(yu)鑄錠和(he)(he)鑄型界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)接(jie)(jie)觸(chu)方式的(de)(de)變(bian)化，界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)量傳輸(shu)(shu)主(zhu)要由固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)傳熱(re)、輻射換(huan)熱(re)以及(ji)氣相導(dao)熱(re)傳熱(re)三分構(gou)成，其中，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)傳熱(re)仍(reng)然占據(ju)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)量傳輸(shu)(shu)的(de)(de)主(zhu)導(dao)地位(wei)。此階(jie)段界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)宏觀平均(jun)換(huan)熱(re)系數hz2可表示為
此外，隨著凝(ning)固(gu)的(de)進行，鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)(mian)上固(gu)固(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)面(mian)(mian)積(ji)逐漸(jian)減小，因而階(jie)段(duan)1界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏觀(guan)平均(jun)換熱(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)hz1最大(da)，階(jie)段(duan)2界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏觀(guan)平均(jun)換熱(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)hz2值次(ci)之，階(jie)段(duan)3界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏觀(guan)平均(jun)換熱(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)hz3值最小，這與(yu)實(shi)際凝(ning)固(gu)過程中界(jie)(jie)面(mian)(mian)換熱(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)逐漸(jian)減小的(de)規律相互印證。同時，在(zai)鑄(zhu)錠自身(shen)重力的(de)作用下，在(zai)鑄(zhu)錠底部位置，界(jie)(jie)面(mian)(mian)半完全(quan)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)狀態始終貫穿整個凝(ning)固(gu)過程，這與(yu)鑄(zhu)錠頂端界(jie)(jie)面(mian)(mian)固(gu)固(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)完全(quan)消失(shi)有所(suo)不同，如(ru)圖2-84(d)所(suo)示。
凝固壓(ya)(ya)力在(zai)氣隙的形成(cheng)過程(cheng)中扮演了十分重要的角色。研究表明，增加凝固壓(ya)(ya)力（兆帕級）具有明顯(xian)的強化(hua)(hua)冷卻效果(guo)，但(dan)在(zai)界(jie)面熱量(liang)傳輸(shu)變化(hua)(hua)的三個階段(duan)，加壓(ya)(ya)強化(hua)(hua)冷卻的程(cheng)度大有不同。
階段1:當壓(ya)(ya)力在幾兆帕(pa)下(xia)變化(hua)時，由于物性參數(shu)(shu)（如強度(du)、密(mi)度(du)和(he)導熱系數(shu)(shu)等）的(de)變化(hua)量可(ke)以忽略(lve)不計，壓(ya)(ya)力對鑄錠(ding)和(he)鑄型界面完全接(jie)觸狀態影響較小(xiao)，根據(ju)式（2-166)可(ke)知(zhi)，壓(ya)(ya)力對界面宏觀(guan)平均換(huan)熱系數(shu)(shu)的(de)影響可(ke)以忽略(lve)不計，因此增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力對階段1的(de)界面換(huan)熱影響很小(xiao)。
階段(duan)2:在此階段(duan)，鑄錠和(he)鑄型界面非完全(quan)接觸狀態主要由凝固收縮控制。
隨著(zhu)(zhu)壓(ya)力(li)的增(zeng)加(jia)，半固(gu)態殼(ke)抵抗(kang)變(bian)形所(suo)需臨界(jie)強(qiang)度(du)(du)增(zeng)大，因而(er)加(jia)壓(ya)能夠抑制界(jie)面非完全接(jie)(jie)觸狀態的形成，有(you)助于將界(jie)面在整(zheng)個凝固(gu)過程中實現保持固(gu)固(gu)接(jie)(jie)觸的狀態。例如，隨著(zhu)(zhu)壓(ya)力(li)的增(zeng)加(jia)，H13表面上的坑變(bian)得淺(qian)平(ping)，且數(shu)量逐(zhu)漸(jian)減(jian)少，意味著(zhu)(zhu)鑄(zhu)錠表面越來越光滑，粗糙度(du)(du)減(jian)小(xiao)，鑄(zhu)錠鑄(zhu)型界(jie)面處的固(gu)固(gu)接(jie)(jie)觸面積增(zeng)大。根(gen)據式（2-168)可(ke)知，界(jie)面宏觀(guan)平(ping)均傳(chuan)熱系(xi)(xi)數(shu)與壓(ya)力(li)趨于正比關系(xi)(xi)，加(jia)壓(ya)能夠顯著(zhu)(zhu)提升(sheng)此(ci)階段界(jie)面宏觀(guan)平(ping)均換熱系(xi)(xi)數(shu)。因此(ci)，增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)能夠強(qiang)化鑄(zhu)錠鑄(zhu)型間界(jie)面固(gu)固(gu)接(jie)(jie)觸狀態，抑制由凝固(gu)收縮(suo)導(dao)致界(jie)面氣隙的形成，加(jia)快鑄(zhu)錠鑄(zhu)型界(jie)面傳(chuan)遞，強(qiang)化冷卻效果明(ming)顯。
階段3:界面(mian)氣(qi)(qi)隙的(de)長(chang)大主要(yao)(yao)受控于(yu)固(gu)態收縮(suo)。隨著(zhu)界面(mian)氣(qi)(qi)隙尺寸的(de)變大，外(wai)界逐(zhu)步與界面(mian)氣(qi)(qi)隙連通，在壓(ya)(ya)力的(de)作用下(xia)，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)逐(zhu)漸(jian)進入(ru)界面(mian)氣(qi)(qi)隙內，進而導致界面(mian)氣(qi)(qi)隙與外(wai)界之間的(de)壓(ya)(ya)差趨于(yu)零，壓(ya)(ya)力對界面(mian)氣(qi)(qi)隙的(de)影響逐(zhu)漸(jian)消失。此(ci)階段，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)與輻射換(huan)熱(re)(re)(re)為界面(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)的(de)主要(yao)(yao)方式(shi)。其中(zhong)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（hc,g)主要(yao)(yao)由氣(qi)(qi)隙內氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（kgap)和界面(mian)氣(qi)(qi)隙尺寸（wgap)決(jue)定(ding)(ding)，作為計算氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)數(shu)的(de)重要(yao)(yao)參數(shu)，在給(gei)定(ding)(ding)壓(ya)(ya)力下(xia)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（kgap)可由下(xia)列(lie)公式(shi)進行計算：
綜上所述(shu)，在(zai)通(tong)過(guo)氣(qi)體維持壓(ya)(ya)力的加(jia)壓(ya)(ya)條件下(xia)，壓(ya)(ya)力對界(jie)(jie)面換熱系數的影(ying)響主要集中在(zai)界(jie)(jie)面氣(qi)隙形(xing)成的第二階段(duan)，即在(zai)鑄錠殼凝固(gu)收縮(suo)階段(duan)加(jia)壓(ya)(ya)通(tong)過(guo)增大(da)鑄錠殼抵抗變形(xing)所需(xu)臨界(jie)(jie)強(qiang)(qiang)度從而改善界(jie)(jie)面換熱，起(qi)到(dao)強(qiang)(qiang)化冷(leng)卻的作用。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓力(li)下凝固為例，其(qi)(qi)凝固壓力(li)通過(guo)充入氬氣獲得。為了分析加壓對(dui)界(jie)面(mian)氣隙尺寸和(he)(he)換(huan)熱(re)方式(shi)的影響規律，采用埋(mai)設(she)熱(re)電偶(ou)以及位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳感(gan)器(qi)實驗，同時測(ce)量(liang)凝固過(guo)程中(zhong)鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)溫(wen)度變(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)(xian)(xian)以及其(qi)(qi)位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)(xian)(xian)，其(qi)(qi)中(zhong)，1#和(he)(he)2#熱(re)電偶(ou)分別測(ce)量(liang)離鑄(zhu)錠外(wai)表(biao)(biao)面(mian)10mm和(he)(he)15mm位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)處鑄(zhu)錠溫(wen)度變(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)(xian)(xian)；3#和(he)(he)4#熱(re)電偶(ou)分別測(ce)量(liang)鑄(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)5mm和(he)(he)10mm位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)處鑄(zhu)型(xing)的溫(wen)度變(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)(xian)(xian)；位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳感(gan)器(qi)LVDT1和(he)(he)LVDT2的探頭位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)離鑄(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)徑向距(ju)離均(jun)為5mm,分別插入鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)中(zhong)測(ce)量(liang)凝固過(guo)程中(zhong)其(qi)(qi)位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)(xian)(xian)。測(ce)量(liang)溫(wen)度和(he)(he)位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲線(xian)(xian)(xian)的裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)如圖2-85所示。
溫度(du)(du)測量曲線(xian)如圖2-86所示(shi)，對于(yu)鑄錠(ding)溫度(du)(du)測量曲線(xian)，存在“陡(dou)升”和“振蕩”區域，這主要由熱電偶預熱和澆注(zhu)引起鋼(gang)液湍流分別造成。隨著凝固過程(cheng)的進行，鑄型溫度(du)(du)升高(gao)，鑄錠(ding)溫度(du)(du)不斷降低。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫度(du)(du)幾乎(hu)難以通過(guo)實驗進行準確測量(liang)，因(yin)而可通過(guo)數值計(ji)算的方式獲得，即以測量(liang)的鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)溫度(du)(du)變化曲線(xian)作為輸入(ru)量(liang)，采用Beck 非(fei)線(xian)性(xing)求解法，計(ji)算鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫度(du)(du)（Twm),由于(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)非(fei)鏡(jing)面(mian)(mian)(mian)，有一定粗糙度(du)(du)，因(yin)而計(ji)算所得鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫度(du)(du)（Tw,m)均為宏觀平均表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫度(du)(du)，計(ji)算結果如(ru)圖2-87所示。當(dang)壓(ya)(ya)力(li)一定時，在(zai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)以及鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)散(san)熱(re)的影響(xiang)下，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫度(du)(du)（Tw,i)在(zai)整(zheng)個凝固過(guo)程中(zhong)持(chi)續降低(di)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先(xian)增加而后(hou)逐(zhu)漸降低(di)。隨著(zhu)壓(ya)(ya)力(li)從0.1MPa增加至2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)降溫速(su)率(lv)(lv)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)升溫速(su)率(lv)(lv)明顯(xian)加快(kuai)，表(biao)(biao)(biao)(biao)明加壓(ya)(ya)對(dui)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)間換(huan)熱(re)速(su)率(lv)(lv)影響(xiang)顯(xian)著(zhu)。
當壓力一定時(shi)，界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)隨時(shi)間的變化關系(xi)可(ke)通過凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)鑄(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)位(wei)移變化曲線(xian)獲得。基于位(wei)移傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的位(wei)移測量結果，所得界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)隨時(shi)間的變化關系(xi)如(ru)圖2-88(a)所示，在0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa下，界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)隨時(shi)間變化規律基本相似。以(yi)2MPa為例(li)，在凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初(chu)期(qi)(qi)，鑄(zhu)錠(ding)(ding)(ding)、鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)和(he)(he)位(wei)移傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)之間存(cun)在巨大溫差(cha)，使得位(wei)移傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)附近的鋼液(ye)迅速凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)，以(yi)至于無法測量階(jie)段2 中(zhong)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)收(shou)縮導(dao)致的氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)；同時(shi)，鑄(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)初(chu)期(qi)(qi)溫差(cha)巨大，加(jia)速了(le)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)升溫膨(peng)脹和(he)(he)鑄(zhu)錠(ding)(ding)(ding)冷卻收(shou)縮，因(yin)(yin)而在界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)隨時(shi)間變化曲線(xian)前段不存(cun)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)緩慢增(zeng)長部分(fen)，取而代之的是(shi)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)隨時(shi)間的陡升，而且氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)的陡升很大程(cheng)度(du)(du)由(you)鑄(zhu)錠(ding)(ding)(ding)固(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮所致。因(yin)(yin)此(ci)，位(wei)移傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)所測氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)僅包(bao)含了(le)固(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮導(dao)致氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)形成(cheng)部分(fen)，無因(yin)(yin)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)收(shou)縮形成(cheng)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)部分(fen)。在低壓下，增(zeng)加(jia)壓力對鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)和(he)(he)鑄(zhu)錠(ding)(ding)(ding)的密度(du)(du)影響很小(xiao)，幾乎可(ke)以(yi)忽(hu)略不計，所以(yi)增(zeng)加(jia)壓力對鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)固(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮導(dao)致氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)的尺(chi)寸(cun)影響非(fei)常小(xiao)，所以(yi)在0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa下，界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)量的最大值幾乎相同，約為1.27mm。
根據氬氣(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)隨(sui)壓(ya)(ya)力的(de)(de)變化情(qing)況［圖(tu)2-89(a)]、凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙測量曲(qu)線和(he)鑄錠外表面(mian)以及(ji)鑄型內表溫(wen)度的(de)(de)變化曲(qu)線，利用式（2-171)和(he)式（2-172)可(ke)獲得(de)氣(qi)隙形成階(jie)段3中(zhong)界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)hc,g和(he)輻(fu)射(she)換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)hr,以及(ji)換(huan)熱(re)(re)方式比(bi)例(li)關(guan)系(xi)，結(jie)果如圖(tu)2-89(b)所示(shi)。輻(fu)射(she)換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)不(bu)(bu)受界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)影(ying)(ying)響，在(zai)整個凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)，基(ji)本保持(chi)不(bu)(bu)變；相(xiang)比(bi)之下，氣(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)主要(yao)由氣(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)和(he)面(mian)氣(qi)隙尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)共同決定(ding)，與氣(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)成正比(bi)，與界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)成反比(bi)，因而在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)氣(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)變化規律與界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變化過程截(jie)然相(xiang)反，呈現先迅速(su)減小(xiao)，然后趨(qu)于定(ding)值。在(zai)各個壓(ya)(ya)力條件(jian)下，隨(sui)著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)進行，界(jie)(jie)面(mian)總換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)（hc,g+h,)迅速(su)減小(xiao)，然后趨(qu)于穩(wen)定(ding)，其中(zhong)輻(fu)射(she)換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)h1在(zai)總換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)占比(bi)為60%~80%[120],且在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)中(zhong)后期，0.1MPa、1MPa和(he)2MPa壓(ya)(ya)力下，總界(jie)(jie)面(mian)換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)基(ji)本相(xiang)等。由此(ci)可(ke)知，低壓(ya)(ya)下，加壓(ya)(ya)對由固(gu)(gu)態收縮形成界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙的(de)(de)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)影(ying)(ying)響幾乎可(ke)以忽略(lve)不(bu)(bu)計。
根(gen)據以上討論可知，凝固(gu)結(jie)束后，界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)主(zhu)(zhu)要(yao)通(tong)(tong)過(guo)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)和輻射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)兩種(zhong)方式進行(xing)，因加(jia)(jia)壓(ya)對(dui)輻射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)的影響(xiang)很小，那(nei)么加(jia)(jia)壓(ya)主(zhu)(zhu)要(yao)通(tong)(tong)過(guo)改變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)，從(cong)而起到強(qiang)化冷(leng)卻的效果。同時(shi)，界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)主(zhu)(zhu)要(yao)由氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)和界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)體(ti)尺(chi)(chi)寸(cun)決(jue)定，因壓(ya)力(li)從(cong)0.1MPa增加(jia)(jia)至2MPa,氬氣(qi)(qi)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)變(bian)化很小，進一步可知壓(ya)力(li)主(zhu)(zhu)要(yao)通(tong)(tong)過(guo)改變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙宏(hong)觀平均(jun)尺(chi)(chi)寸(cun)影響(xiang)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)，進而改變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)總換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)。此外，壓(ya)力(li)對(dui)固(gu)態(tai)收(shou)縮導(dao)致(zhi)(zhi)的界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙尺(chi)(chi)寸(cun)影響(xiang)幾乎可以忽(hu)略不計(ji)，那(nei)么壓(ya)力(li)主(zhu)(zhu)要(yao)通(tong)(tong)過(guo)改變(bian)由凝固(gu)收(shou)縮導(dao)致(zhi)(zhi)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙的尺(chi)(chi)寸(cun)，從(cong)而影響(xiang)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)。為(wei)了評估(gu)壓(ya)力(li)對(dui)凝固(gu)收(shou)縮導(dao)致(zhi)(zhi)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙形成的影響(xiang)，利用界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)對(dui)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙宏(hong)觀平均(jun)尺(chi)(chi)寸(cun)（wm)進行(xing)計(ji)算，計(ji)算公式如(ru)下：
式中(zhong)，hz3為宏觀界(jie)面換熱系數，通過將測溫數據作為輸入量，利用Beck 非(fei)線性求解法獲得(de)，計(ji)算流(liu)程(cheng)如(ru)圖(tu)2-78所示。在整個凝固過程(cheng)中(zhong)，界(jie)面氣(qi)隙(xi)宏觀平均尺(chi)寸(cun)（wm)明顯小于因固態收縮導(dao)致的(de)(de)界(jie)面氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)（wgap),同時，兩者(zhe)差值（wgap-wm)隨著壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)大（圖(tu)2-90).這(zhe)表明在鑄錠和鑄型間(jian)存在一定的(de)(de)固－固接(jie)觸區(qu)或微(wei)間(jian)隙(xi)區(qu)。這(zhe)些區(qu)域(yu)的(de)(de)面積(ji)隨著壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)大而增(zeng)大，從而導(dao)致傳導(dao)換熱的(de)(de)增(zeng)加，這(zhe)與鑄錠表面粗(cu)糙(cao)度的(de)(de)實驗結果(guo)符合(he)，也進一步說明了加壓(ya)對界(jie)面氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)影響(xiang)主(zhu)要(yao)集中(zhong)在凝固收縮階(jie)段。
因此，加(jia)壓(ya)主要通過抑制由凝固(gu)(gu)(gu)收縮(suo)(suo)導致的(de)氣(qi)(qi)隙形成，增(zeng)(zeng)大(da)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)或微氣(qi)(qi)隙的(de)界面(mian)面(mian)積(ji)，強(qiang)化鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型界面(mian)完全接(jie)觸(chu)狀態(tai)(tai)，從而增(zeng)(zeng)加(jia)界面(mian)氣(qi)(qi)體導熱換(huan)熱系數；此外，加(jia)壓(ya)下，界面(mian)換(huan)熱系數的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，加(jia)快了鑄(zhu)錠固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)收縮(suo)(suo)，導致凝固(gu)(gu)(gu)初(chu)期由固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)收縮(suo)(suo)引起的(de)氣(qi)(qi)隙的(de)尺寸快速增(zeng)(zeng)大(da)。
