受(shou)(shou)鑄(zhu)(zhu)錠凝(ning)固收縮和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)受(shou)(shou)熱(re)(re)膨脹的(de)(de)影(ying)響，鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)接觸隨之發生變(bian)化(hua)(hua)，即形成(cheng)氣(qi)隙，如下圖所示。當鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)間(jian)氣(qi)隙形成(cheng)以后，鑄(zhu)(zhu)錠向(xiang)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)的(de)(de)傳(chuan)熱(re)(re)方式不只是簡單的(de)(de)傳(chuan)導(dao)傳(chuan)熱(re)(re)，同(tong)時存在小區域的(de)(de)氣(qi)體導(dao)熱(re)(re)和(he)輻射(she)傳(chuan)熱(re)(re)，導(dao)致(zhi)鑄(zhu)(zhu)錠－鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)界面(mian)熱(re)(re)阻（1/hz)發生非線性變(bian)化(hua)(hua)。界面(mian)熱(re)(re)量傳(chuan)輸可分為如下三個階段。
階段1: 在(zai)凝(ning)(ning)固初期，當表面(mian)溫度略低于(yu)鑄(zhu)錠(ding)(ding)液相線溫度時，在(zai)鑄(zhu)錠(ding)(ding)外表面(mian)會形成一(yi)定厚度的(de)半固態殼；此時，在(zai)液體靜壓(ya)力和外界壓(ya)力（如(ru)凝(ning)(ning)固壓(ya)力和大氣(qi)壓(ya)等）的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)，鑄(zhu)錠(ding)(ding)和鑄(zhu)型(xing)界面(mian)處于(yu)完全接觸狀(zhuang)態，如(ru)圖2-84(a)所示(shi)，因而界面(mian)的(de)固固接觸熱量傳(chuan)輸(shu)方(fang)式在(zai)界面(mian)傳(chuan)熱過程中起主導作(zuo)(zuo)用(yong), 此界面(mian)宏觀平均換熱系數hz1可表示(shi)為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中(zhong)，a和b為(wei)(wei)常量；Ph為(wei)(wei)液體靜壓(ya)力(li)；Ps為(wei)(wei)外界壓(ya)力(li)。
階段(duan)2: 在(zai)(zai)給定外界(jie)(jie)(jie)壓力(li)和(he)液體靜壓力(li)條件(jian)下，半固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度存在(zai)(zai)一(yi)個臨界(jie)(jie)(jie)值σm;隨(sui)著凝固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)過程的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行，半固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度不(bu)斷(duan)增大(da)；當(dang)強(qiang)度大(da)于(yu)(yu)臨界(jie)(jie)(jie)值時，半固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼定型(xing)；隨(sui)后鑄錠(ding)半固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼逐(zhu)(zhu)漸(jian)與鑄型(xing)分(fen)離，固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)積逐(zhu)(zhu)漸(jian)減小，氣隙在(zai)(zai)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)某些位(wei)置(zhi)形成且(qie)其尺寸逐(zhu)(zhu)漸(jian)增大(da)，導(dao)(dao)致鑄錠(ding)和(he)鑄型(xing)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)處于(yu)(yu)半完全接(jie)觸(chu)狀態(tai)，如(ru)圖2-84(b)所示。在(zai)(zai)此階段(duan)，氣隙的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸主(zhu)(zhu)要受由液相(xiang)變(bian)(bian)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)發生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)收(shou)縮影(ying)響。盡管(guan)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)還存在(zai)(zai)部分(fen)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)，但界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)熱(re)阻(zu)隨(sui)著凝固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行不(bu)斷(duan)增大(da)，由于(yu)(yu)鑄錠(ding)和(he)鑄型(xing)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)接(jie)觸(chu)方式的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)熱(re)量(liang)傳(chuan)(chuan)輸主(zhu)(zhu)要由固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)傳(chuan)(chuan)熱(re)、輻射換(huan)熱(re)以及氣相(xiang)導(dao)(dao)熱(re)傳(chuan)(chuan)熱(re)三分(fen)構成，其中，固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)傳(chuan)(chuan)熱(re)仍然占據界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)熱(re)量(liang)傳(chuan)(chuan)輸的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)導(dao)(dao)地位(wei)。此階段(duan)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)宏觀平均(jun)換(huan)熱(re)系數(shu)hz2可(ke)表示為
此外，隨著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的進行，鑄(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)上固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)觸面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)積逐漸(jian)減(jian)小，因而階(jie)段(duan)1界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀(guan)平均換(huan)熱(re)(re)系數(shu)hz1最大，階(jie)段(duan)2界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀(guan)平均換(huan)熱(re)(re)系數(shu)hz2值(zhi)次之，階(jie)段(duan)3界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀(guan)平均換(huan)熱(re)(re)系數(shu)hz3值(zhi)最小，這與實際凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程中界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)系數(shu)逐漸(jian)減(jian)小的規(gui)律相互印證。同時，在(zai)鑄(zhu)(zhu)錠自身重力的作用(yong)下，在(zai)鑄(zhu)(zhu)錠底部位置，界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)半完(wan)全(quan)接(jie)(jie)觸狀態始終貫穿整個凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程，這與鑄(zhu)(zhu)錠頂端界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)觸完(wan)全(quan)消失有所不同，如圖2-84(d)所示。
凝(ning)固壓力在氣隙的(de)形成過程(cheng)中(zhong)扮演了(le)十(shi)分重要(yao)的(de)角色。研究表明(ming)，增加凝(ning)固壓力（兆帕級(ji)）具有明(ming)顯的(de)強(qiang)化(hua)冷(leng)(leng)卻效(xiao)果，但在界(jie)面熱(re)量傳(chuan)輸變化(hua)的(de)三個階段，加壓強(qiang)化(hua)冷(leng)(leng)卻的(de)程(cheng)度大(da)有不同(tong)。
階段(duan)1:當壓力(li)在(zai)幾兆帕下(xia)變化時，由于(yu)物性參數(shu)（如強度(du)、密度(du)和導(dao)熱(re)系數(shu)等）的變化量(liang)可(ke)以忽(hu)略不計，壓力(li)對(dui)鑄錠和鑄型界(jie)面完全接觸狀態影響(xiang)較小，根據式（2-166)可(ke)知，壓力(li)對(dui)界(jie)面宏觀平均換熱(re)系數(shu)的影響(xiang)可(ke)以忽(hu)略不計，因此增加(jia)壓力(li)對(dui)階段(duan)1的界(jie)面換熱(re)影響(xiang)很小。
階段2:在此(ci)階段，鑄錠和鑄型界面非完全接觸狀態主要由(you)凝固收縮控制。
隨著(zhu)(zhu)壓(ya)力(li)(li)的(de)增(zeng)加(jia)，半固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)殼抵抗變形(xing)所需(xu)臨界(jie)(jie)(jie)強(qiang)度(du)增(zeng)大，因而加(jia)壓(ya)能(neng)夠抑(yi)制(zhi)界(jie)(jie)(jie)面(mian)非(fei)完(wan)全接觸狀(zhuang)態(tai)的(de)形(xing)成，有助(zhu)于將界(jie)(jie)(jie)面(mian)在整個凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中實(shi)現(xian)保持固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接觸的(de)狀(zhuang)態(tai)。例如，隨著(zhu)(zhu)壓(ya)力(li)(li)的(de)增(zeng)加(jia)，H13表面(mian)上的(de)坑變得淺平(ping)(ping)，且數量逐漸減少(shao)，意味著(zhu)(zhu)鑄(zhu)錠表面(mian)越來越光滑，粗糙度(du)減小，鑄(zhu)錠鑄(zhu)型(xing)(xing)界(jie)(jie)(jie)面(mian)處的(de)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接觸面(mian)積增(zeng)大。根據式（2-168)可(ke)知，界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏觀平(ping)(ping)均傳熱系(xi)(xi)數與壓(ya)力(li)(li)趨(qu)于正(zheng)比關系(xi)(xi)，加(jia)壓(ya)能(neng)夠顯著(zhu)(zhu)提升此階段(duan)界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏觀平(ping)(ping)均換熱系(xi)(xi)數。因此，增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)(li)能(neng)夠強(qiang)化鑄(zhu)錠鑄(zhu)型(xing)(xing)間界(jie)(jie)(jie)面(mian)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)接觸狀(zhuang)態(tai)，抑(yi)制(zhi)由凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)收縮導致界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙的(de)形(xing)成，加(jia)快鑄(zhu)錠鑄(zhu)型(xing)(xing)界(jie)(jie)(jie)面(mian)傳遞，強(qiang)化冷卻效果(guo)明(ming)顯。
階(jie)段3:界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙的(de)(de)長大主要受(shou)控于固態(tai)收縮。隨(sui)著界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸的(de)(de)變大，外界(jie)逐(zhu)步與(yu)界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙連通，在(zai)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)作用下(xia)，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)逐(zhu)漸(jian)進入界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙內(nei)，進而導(dao)(dao)致(zhi)界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙與(yu)外界(jie)之間的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)差趨于零，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)對界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙的(de)(de)影(ying)響逐(zhu)漸(jian)消(xiao)失。此階(jie)段，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)與(yu)輻射(she)換(huan)熱(re)(re)為界(jie)面(mian)換(huan)熱(re)(re)的(de)(de)主要方式。其(qi)中氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系數(shu)(shu)（hc,g)主要由(you)氣(qi)(qi)(qi)隙內(nei)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)系數(shu)(shu)（kgap)和界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸（wgap)決定，作為計(ji)算氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系數(shu)(shu)的(de)(de)重要參數(shu)(shu)，在(zai)給定壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)系數(shu)(shu)（kgap)可由(you)下(xia)列(lie)公式進行計(ji)算：
綜上所(suo)述，在通過氣(qi)體維持(chi)壓力的加壓條件(jian)下，壓力對(dui)界(jie)面換熱(re)系數的影響(xiang)主要集(ji)中在界(jie)面氣(qi)隙形成的第二階(jie)段，即(ji)在鑄錠殼凝固收縮階(jie)段加壓通過增大鑄錠殼抵抗(kang)變形所(suo)需臨界(jie)強(qiang)度從而改善界(jie)面換熱(re)，起到強(qiang)化冷(leng)卻的作用。
以(yi)(yi)H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓(ya)力(li)下凝(ning)固(gu)為(wei)例，其(qi)凝(ning)固(gu)壓(ya)力(li)通(tong)過充入氬氣獲得。為(wei)了分析加壓(ya)對(dui)界(jie)面(mian)氣隙尺寸和(he)(he)換熱(re)方(fang)式的(de)(de)影響規律，采用埋設熱(re)電(dian)偶以(yi)(yi)及位移(yi)(yi)傳感器實驗(yan)，同(tong)時測(ce)量(liang)(liang)凝(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型溫度(du)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線以(yi)(yi)及其(qi)位移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線，其(qi)中(zhong)(zhong)，1#和(he)(he)2#熱(re)電(dian)偶分別(bie)測(ce)量(liang)(liang)離(li)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)面(mian)10mm和(he)(he)15mm位置(zhi)處(chu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)溫度(du)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線；3#和(he)(he)4#熱(re)電(dian)偶分別(bie)測(ce)量(liang)(liang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)面(mian)5mm和(he)(he)10mm位置(zhi)處(chu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型的(de)(de)溫度(du)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線；位移(yi)(yi)傳感器LVDT1和(he)(he)LVDT2的(de)(de)探頭位置(zhi)離(li)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)面(mian)徑向距離(li)均為(wei)5mm,分別(bie)插入鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型中(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)(liang)凝(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)其(qi)位移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線。測(ce)量(liang)(liang)溫度(du)和(he)(he)位移(yi)(yi)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線的(de)(de)裝置(zhi)如圖(tu)2-85所示(shi)。
溫度測量曲線如圖2-86所示(shi)，對(dui)于鑄錠(ding)溫度測量曲線，存(cun)在“陡升(sheng)”和“振蕩”區域，這主要由熱電(dian)偶預熱和澆注引(yin)起鋼液湍流分別(bie)造(zao)成。隨(sui)著凝固過程的進行，鑄型溫度升(sheng)高，鑄錠(ding)溫度不斷降低(di)。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)度(du)幾乎難以(yi)通(tong)過實驗進行(xing)準確測量，因(yin)而可通(tong)過數(shu)值計算的(de)方(fang)式獲(huo)得，即以(yi)測量的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型溫(wen)度(du)變化曲線作為(wei)輸入量，采用Beck 非線性求(qiu)解法，計算鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)度(du)（Twm),由于鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)非鏡(jing)面(mian)(mian)，有一定粗糙度(du)，因(yin)而計算所(suo)得鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)度(du)（Tw,m)均(jun)為(wei)宏觀(guan)平(ping)均(jun)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)度(du)，計算結果如(ru)圖2-87所(suo)示(shi)。當(dang)壓(ya)力一定時，在鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型界面(mian)(mian)換熱以(yi)及(ji)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)散熱的(de)影響下(xia)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)度(du)（Tw,i)在整個凝固(gu)過程中持續降低，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)（Tw,m)先增加而后逐漸降低。隨著壓(ya)力從0.1MPa增加至(zhi)2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)降溫(wen)速率(lv)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)升溫(wen)速率(lv)明(ming)顯(xian)加快，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)加壓(ya)對(dui)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型界面(mian)(mian)間換熱速率(lv)影響顯(xian)著。
當壓力一定時(shi)(shi)(shi)，界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)變(bian)化(hua)關(guan)系可通過凝(ning)(ning)固過程中鑄錠(ding)(ding)和(he)(he)(he)鑄型位(wei)移(yi)變(bian)化(hua)曲線(xian)獲得(de)。基(ji)于(yu)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)位(wei)移(yi)測量結果(guo)，所(suo)(suo)(suo)得(de)界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)變(bian)化(hua)關(guan)系如圖(tu)2-88(a)所(suo)(suo)(suo)示，在0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa下，界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)變(bian)化(hua)規律基(ji)本(ben)相似。以(yi)(yi)(yi)2MPa為(wei)例，在凝(ning)(ning)固初期，鑄錠(ding)(ding)、鑄型和(he)(he)(he)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)存(cun)在巨(ju)大溫(wen)(wen)差(cha)，使得(de)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)附近的(de)(de)鋼液迅速(su)凝(ning)(ning)固，以(yi)(yi)(yi)至于(yu)無法測量階段(duan)2 中凝(ning)(ning)固收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)致的(de)(de)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬度(du)(du)；同時(shi)(shi)(shi)，鑄錠(ding)(ding)和(he)(he)(he)鑄型初期溫(wen)(wen)差(cha)巨(ju)大，加(jia)速(su)了(le)鑄型升(sheng)溫(wen)(wen)膨脹和(he)(he)(he)鑄錠(ding)(ding)冷(leng)卻(que)收(shou)縮(suo)(suo)，因(yin)而(er)(er)在界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸隨(sui)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)變(bian)化(hua)曲線(xian)前段(duan)不存(cun)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸緩慢增(zeng)(zeng)長(chang)部分，取而(er)(er)代(dai)之(zhi)(zhi)的(de)(de)是氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)陡升(sheng)，而(er)(er)且氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬度(du)(du)的(de)(de)陡升(sheng)很大程度(du)(du)由鑄錠(ding)(ding)固態收(shou)縮(suo)(suo)所(suo)(suo)(suo)致。因(yin)此，位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)所(suo)(suo)(suo)測氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸僅包含了(le)固態收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)致氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)形(xing)成(cheng)部分，無因(yin)凝(ning)(ning)固收(shou)縮(suo)(suo)形(xing)成(cheng)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)部分。在低壓下，增(zeng)(zeng)加(jia)壓力對鑄型和(he)(he)(he)鑄錠(ding)(ding)的(de)(de)密度(du)(du)影響很小(xiao)，幾(ji)乎(hu)(hu)可以(yi)(yi)(yi)忽略不計，所(suo)(suo)(suo)以(yi)(yi)(yi)增(zeng)(zeng)加(jia)壓力對鑄型固態收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)致氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)(de)尺(chi)寸影響非常小(xiao)，所(suo)(suo)(suo)以(yi)(yi)(yi)在0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa下，界(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)量的(de)(de)最大值幾(ji)乎(hu)(hu)相同，約為(wei)1.27mm。
根(gen)據氬氣(qi)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)隨壓力(li)的(de)變(bian)化(hua)情況［圖2-89(a)]、凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)界(jie)(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)測(ce)量(liang)曲(qu)線(xian)和鑄錠外表面以及鑄型(xing)內表溫度的(de)變(bian)化(hua)曲(qu)線(xian)，利用式（2-171)和式（2-172)可(ke)獲得氣(qi)隙(xi)(xi)形(xing)(xing)成階段3中(zhong)(zhong)界(jie)(jie)(jie)面氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)hc,g和輻射(she)(she)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)hr,以及換(huan)熱(re)方(fang)式比(bi)例關系(xi)(xi)，結果如圖2-89(b)所示。輻射(she)(she)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)不(bu)受界(jie)(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)尺寸的(de)影響(xiang)，在(zai)(zai)整(zheng)個凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，基本(ben)(ben)保(bao)持不(bu)變(bian)；相比(bi)之(zhi)下(xia)(xia)，氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)主要(yao)由(you)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)和面氣(qi)隙(xi)(xi)尺寸共同(tong)決定(ding)，與(yu)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)成正比(bi)，與(yu)界(jie)(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)尺寸成反比(bi)，因(yin)而在(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)規律與(yu)界(jie)(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)尺寸的(de)變(bian)化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)截然(ran)相反，呈現先(xian)迅速(su)減小(xiao)，然(ran)后(hou)趨于定(ding)值。在(zai)(zai)各個壓力(li)條件(jian)下(xia)(xia)，隨著凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)進行，界(jie)(jie)(jie)面總(zong)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)（hc,g+h,)迅速(su)減小(xiao)，然(ran)后(hou)趨于穩定(ding)，其中(zhong)(zhong)輻射(she)(she)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)h1在(zai)(zai)總(zong)換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)中(zhong)(zhong)的(de)占比(bi)為60%~80%[120],且在(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)中(zhong)(zhong)后(hou)期，0.1MPa、1MPa和2MPa壓力(li)下(xia)(xia)，總(zong)界(jie)(jie)(jie)面換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)基本(ben)(ben)相等。由(you)此可(ke)知，低(di)壓下(xia)(xia)，加壓對由(you)固(gu)(gu)態收(shou)縮形(xing)(xing)成界(jie)(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)的(de)尺寸影響(xiang)幾乎可(ke)以忽略不(bu)計。
根據以上(shang)討(tao)論可(ke)知，凝固(gu)結束后，界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)熱主(zhu)要通(tong)過(guo)(guo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱換(huan)(huan)熱和輻(fu)(fu)射(she)換(huan)(huan)熱兩種方式(shi)進行(xing)，因加壓(ya)對輻(fu)(fu)射(she)換(huan)(huan)熱系(xi)(xi)數(shu)的(de)影響(xiang)(xiang)很小，那(nei)(nei)么加壓(ya)主(zhu)要通(tong)過(guo)(guo)改變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱換(huan)(huan)熱系(xi)(xi)數(shu)，從(cong)而起到強化冷卻的(de)效(xiao)果(guo)。同時，界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱換(huan)(huan)熱系(xi)(xi)數(shu)主(zhu)要由(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱系(xi)(xi)數(shu)和界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)尺(chi)寸(cun)(cun)決定，因壓(ya)力(li)從(cong)0.1MPa增加至(zhi)2MPa,氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)導(dao)(dao)熱系(xi)(xi)數(shu)變(bian)化很小，進一步可(ke)知壓(ya)力(li)主(zhu)要通(tong)過(guo)(guo)改變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙宏觀平均尺(chi)寸(cun)(cun)影響(xiang)(xiang)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱換(huan)(huan)熱系(xi)(xi)數(shu)，進而改變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)總換(huan)(huan)熱系(xi)(xi)數(shu)。此外，壓(ya)力(li)對固(gu)態收縮導(dao)(dao)致的(de)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)(cun)影響(xiang)(xiang)幾(ji)乎可(ke)以忽略不計，那(nei)(nei)么壓(ya)力(li)主(zhu)要通(tong)過(guo)(guo)改變(bian)由(you)凝固(gu)收縮導(dao)(dao)致界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙的(de)尺(chi)寸(cun)(cun)，從(cong)而影響(xiang)(xiang)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)熱。為了評(ping)估壓(ya)力(li)對凝固(gu)收縮導(dao)(dao)致界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙形成(cheng)的(de)影響(xiang)(xiang)，利(li)用(yong)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)熱系(xi)(xi)數(shu)對界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙宏觀平均尺(chi)寸(cun)(cun)（wm)進行(xing)計算，計算公式(shi)如下：
式(shi)中(zhong)(zhong)，hz3為宏觀界面換熱系數(shu)，通過(guo)將測溫數(shu)據作為輸入量，利用Beck 非線性求解法獲得(de)，計算流(liu)程如圖(tu)2-78所示。在(zai)整個(ge)凝固(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)，界面氣隙宏觀平均尺(chi)寸(cun)（wm)明(ming)顯小于(yu)因(yin)固(gu)態收(shou)縮(suo)導(dao)致的界面氣隙尺(chi)寸(cun)（wgap),同時，兩(liang)者(zhe)差值（wgap-wm)隨著(zhu)壓力的增(zeng)(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)(zeng)大(da)（圖(tu)2-90).這表明(ming)在(zai)鑄錠和(he)鑄型(xing)間(jian)存在(zai)一(yi)定(ding)的固(gu)－固(gu)接觸區(qu)(qu)或(huo)微(wei)間(jian)隙區(qu)(qu)。這些區(qu)(qu)域的面積隨著(zhu)壓力的增(zeng)(zeng)大(da)而(er)增(zeng)(zeng)大(da)，從而(er)導(dao)致傳導(dao)換熱的增(zeng)(zeng)加(jia)，這與(yu)鑄錠表面粗糙度的實驗結果符(fu)合，也進一(yi)步說明(ming)了加(jia)壓對界面氣隙尺(chi)寸(cun)的影(ying)響主要集中(zhong)(zhong)在(zai)凝固(gu)收(shou)縮(suo)階段。
因此(ci)，加壓主要通過抑制由凝(ning)固(gu)收(shou)縮(suo)導(dao)(dao)致的(de)氣(qi)隙形成(cheng)，增(zeng)大固(gu)固(gu)接觸(chu)或(huo)微氣(qi)隙的(de)界(jie)面(mian)(mian)面(mian)(mian)積，強(qiang)化鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型界(jie)面(mian)(mian)完全接觸(chu)狀態，從而增(zeng)加界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體導(dao)(dao)熱(re)換熱(re)系(xi)數；此(ci)外，加壓下，界(jie)面(mian)(mian)換熱(re)系(xi)數的(de)增(zeng)加，加快了鑄(zhu)錠固(gu)態收(shou)縮(suo)，導(dao)(dao)致凝(ning)固(gu)初期(qi)由固(gu)態收(shou)縮(suo)引起的(de)氣(qi)隙的(de)尺寸快速增(zeng)大。
