受(shou)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)凝固(gu)收縮和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)受(shou)熱(re)(re)膨脹的(de)影響，鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)接觸隨(sui)之發生(sheng)變化，即形(xing)成氣隙，如(ru)(ru)下(xia)圖所示。當鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)間氣隙形(xing)成以后，鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)向鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)的(de)傳熱(re)(re)方式不只是簡單的(de)傳導傳熱(re)(re)，同(tong)時存(cun)在小區域的(de)氣體導熱(re)(re)和(he)(he)輻射傳熱(re)(re)，導致鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)－鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面熱(re)(re)阻（1/hz)發生(sheng)非線性變化。界面熱(re)(re)量傳輸可(ke)分(fen)為如(ru)(ru)下(xia)三個階(jie)段。
階段1: 在(zai)凝固(gu)(gu)初期，當(dang)表(biao)面(mian)溫度略低于(yu)鑄錠(ding)液(ye)相線溫度時，在(zai)鑄錠(ding)外表(biao)面(mian)會形成(cheng)一定(ding)厚(hou)度的(de)半固(gu)(gu)態(tai)殼；此(ci)時，在(zai)液(ye)體靜壓力(li)和外界(jie)壓力(li)（如(ru)凝固(gu)(gu)壓力(li)和大氣壓等）的(de)作(zuo)用(yong)下，鑄錠(ding)和鑄型界(jie)面(mian)處于(yu)完全(quan)接(jie)觸狀態(tai)，如(ru)圖2-84(a)所示，因而界(jie)面(mian)的(de)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸熱(re)量傳(chuan)輸方式在(zai)界(jie)面(mian)傳(chuan)熱(re)過程中起主導作(zuo)用(yong), 此(ci)界(jie)面(mian)宏觀平均換熱(re)系數hz1可表(biao)示為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中(zhong)，a和b為(wei)(wei)常量；Ph為(wei)(wei)液(ye)體靜壓力；Ps為(wei)(wei)外界壓力。
階(jie)段(duan)(duan)2: 在給(gei)定(ding)外界(jie)壓力和(he)液(ye)體靜壓力條件下(xia)，半(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)殼(ke)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度存在一(yi)個臨(lin)界(jie)值(zhi)(zhi)σm;隨(sui)著凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程的(de)(de)(de)進(jin)行(xing)，半(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)殼(ke)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度不(bu)斷增(zeng)大；當(dang)強(qiang)(qiang)(qiang)度大于臨(lin)界(jie)值(zhi)(zhi)時，半(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)殼(ke)定(ding)型(xing)(xing)(xing)；隨(sui)后鑄(zhu)(zhu)錠半(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)殼(ke)逐(zhu)(zhu)漸與鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)分離，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)觸積逐(zhu)(zhu)漸減(jian)小，氣(qi)隙在界(jie)面(mian)某(mou)些位置形成(cheng)且其尺(chi)寸逐(zhu)(zhu)漸增(zeng)大，導(dao)致鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)界(jie)面(mian)處于半(ban)完(wan)全接(jie)(jie)(jie)觸狀(zhuang)態(tai)(tai)，如圖2-84(b)所(suo)示(shi)。在此(ci)階(jie)段(duan)(duan)，氣(qi)隙的(de)(de)(de)尺(chi)寸主(zhu)要(yao)受由(you)液(ye)相變固(gu)(gu)(gu)相發生的(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)收(shou)縮(suo)影響。盡管界(jie)面(mian)還存在部(bu)分固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)觸，但界(jie)面(mian)熱(re)(re)阻隨(sui)著凝(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)進(jin)行(xing)不(bu)斷增(zeng)大，由(you)于鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)界(jie)面(mian)接(jie)(jie)(jie)觸方式的(de)(de)(de)變化(hua)，界(jie)面(mian)熱(re)(re)量傳輸主(zhu)要(yao)由(you)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)觸傳熱(re)(re)、輻射換熱(re)(re)以及氣(qi)相導(dao)熱(re)(re)傳熱(re)(re)三分構成(cheng)，其中，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)觸傳熱(re)(re)仍然占據界(jie)面(mian)熱(re)(re)量傳輸的(de)(de)(de)主(zhu)導(dao)地位。此(ci)階(jie)段(duan)(duan)界(jie)面(mian)宏觀平均(jun)換熱(re)(re)系數hz2可表示(shi)為(wei)
此外，隨著凝固(gu)的進(jin)行，鑄錠(ding)和(he)鑄型界(jie)(jie)面上固(gu)固(gu)接觸面積逐漸減小(xiao)，因而(er)階(jie)段1界(jie)(jie)面宏(hong)觀平均(jun)(jun)(jun)換熱(re)系(xi)數(shu)hz1最大，階(jie)段2界(jie)(jie)面宏(hong)觀平均(jun)(jun)(jun)換熱(re)系(xi)數(shu)hz2值次之(zhi)，階(jie)段3界(jie)(jie)面宏(hong)觀平均(jun)(jun)(jun)換熱(re)系(xi)數(shu)hz3值最小(xiao)，這與實際凝固(gu)過程(cheng)中界(jie)(jie)面換熱(re)系(xi)數(shu)逐漸減小(xiao)的規律相互印證。同時，在(zai)鑄錠(ding)自(zi)身重力的作(zuo)用下，在(zai)鑄錠(ding)底部位置(zhi)，界(jie)(jie)面半完全接觸狀態始終(zhong)貫(guan)穿整個(ge)凝固(gu)過程(cheng)，這與鑄錠(ding)頂端界(jie)(jie)面固(gu)固(gu)接觸完全消失有所(suo)不(bu)同，如(ru)圖2-84(d)所(suo)示。
凝(ning)固壓力(li)在氣隙的形成過程中扮演了十分(fen)重要的角色。研究(jiu)表明，增加凝(ning)固壓力(li)（兆(zhao)帕級）具有(you)明顯(xian)的強化冷(leng)卻(que)效果(guo)，但在界面熱(re)量傳輸(shu)變化的三個階段，加壓強化冷(leng)卻(que)的程度大有(you)不同。
階(jie)(jie)段1:當壓(ya)力在幾兆帕下變化時，由(you)于(yu)物(wu)性參(can)數（如強度、密度和(he)導(dao)熱系數等）的變化量(liang)可(ke)以(yi)忽略(lve)不(bu)計，壓(ya)力對(dui)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型界面(mian)(mian)完全接觸狀態影響較小，根據式（2-166)可(ke)知(zhi)，壓(ya)力對(dui)界面(mian)(mian)宏觀(guan)平均(jun)換熱系數的影響可(ke)以(yi)忽略(lve)不(bu)計，因此增(zeng)加壓(ya)力對(dui)階(jie)(jie)段1的界面(mian)(mian)換熱影響很小。
階(jie)段2:在此階(jie)段，鑄錠和(he)鑄型界面非完全接觸狀(zhuang)態主要由凝(ning)固收縮控(kong)制(zhi)。
隨著(zhu)壓(ya)力的(de)(de)(de)(de)增加，半固(gu)態(tai)(tai)殼抵(di)抗變形(xing)所(suo)需臨(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)強度(du)增大，因而(er)加壓(ya)能(neng)夠(gou)抑制(zhi)(zhi)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)非完全接(jie)觸(chu)(chu)狀態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成，有助于將界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)在整個凝固(gu)過(guo)程中實現保持固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)(tai)。例(li)如，隨著(zhu)壓(ya)力的(de)(de)(de)(de)增加，H13表面(mian)(mian)上的(de)(de)(de)(de)坑變得淺平，且數量逐(zhu)漸(jian)減少，意味(wei)著(zhu)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)表面(mian)(mian)越(yue)來越(yue)光(guang)滑，粗糙度(du)減小，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)處(chu)的(de)(de)(de)(de)固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)(chu)面(mian)(mian)積(ji)增大。根據(ju)式（2-168)可知，界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀(guan)平均傳(chuan)熱系數與(yu)壓(ya)力趨于正比(bi)關(guan)系，加壓(ya)能(neng)夠(gou)顯(xian)著(zhu)提升此(ci)階段界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀(guan)平均換(huan)熱系數。因此(ci)，增加壓(ya)力能(neng)夠(gou)強化鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型(xing)間界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)(chu)狀態(tai)(tai)，抑制(zhi)(zhi)由凝固(gu)收縮導致界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣隙的(de)(de)(de)(de)形(xing)成，加快鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)傳(chuan)遞，強化冷卻(que)效果明顯(xian)。
階段3:界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的(de)長大主(zhu)要(yao)受控于(yu)固態收縮(suo)。隨著界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)的(de)變大，外界(jie)逐(zhu)步與(yu)(yu)界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)連(lian)通，在壓(ya)(ya)力(li)的(de)作用下(xia)，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)逐(zhu)漸進入界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)內，進而導(dao)致界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)與(yu)(yu)外界(jie)之間(jian)的(de)壓(ya)(ya)差趨于(yu)零，壓(ya)(ya)力(li)對界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的(de)影響(xiang)逐(zhu)漸消失。此(ci)階段，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)與(yu)(yu)輻射換(huan)熱(re)(re)(re)為界(jie)面(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)的(de)主(zhu)要(yao)方式。其中氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（hc,g)主(zhu)要(yao)由氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)內氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（kgap)和界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)（wgap)決定(ding)，作為計算氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)數(shu)的(de)重要(yao)參數(shu)，在給定(ding)壓(ya)(ya)力(li)下(xia)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（kgap)可由下(xia)列公式進行(xing)計算：
綜(zong)上所述，在通過(guo)氣(qi)體(ti)維(wei)持壓力(li)的加(jia)壓條件下，壓力(li)對(dui)界(jie)面換熱系數(shu)的影響主要集中在界(jie)面氣(qi)隙形(xing)成的第二階(jie)段，即在鑄(zhu)錠殼凝固收縮階(jie)段加(jia)壓通過(guo)增大(da)鑄(zhu)錠殼抵抗變形(xing)所需臨界(jie)強度從而改(gai)善界(jie)面換熱，起到強化冷卻的作用。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)2MPa壓力(li)(li)下凝(ning)固(gu)(gu)為例(li)，其(qi)凝(ning)固(gu)(gu)壓力(li)(li)通過(guo)充入氬氣獲得。為了分(fen)(fen)析加壓對界(jie)面(mian)氣隙(xi)尺寸和(he)換熱方式的(de)影響規(gui)律(lv)，采用埋(mai)設熱電(dian)偶以及位(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳感器(qi)實(shi)驗(yan)，同時測(ce)量凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)溫(wen)度(du)變(bian)化曲(qu)(qu)(qu)線(xian)以及其(qi)位(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化曲(qu)(qu)(qu)線(xian)，其(qi)中，1#和(he)2#熱電(dian)偶分(fen)(fen)別(bie)(bie)測(ce)量離鑄(zhu)錠外表(biao)面(mian)10mm和(he)15mm位(wei)(wei)(wei)置處鑄(zhu)錠溫(wen)度(du)變(bian)化曲(qu)(qu)(qu)線(xian)；3#和(he)4#熱電(dian)偶分(fen)(fen)別(bie)(bie)測(ce)量鑄(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)面(mian)5mm和(he)10mm位(wei)(wei)(wei)置處鑄(zhu)型(xing)的(de)溫(wen)度(du)變(bian)化曲(qu)(qu)(qu)線(xian)；位(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)傳感器(qi)LVDT1和(he)LVDT2的(de)探(tan)頭位(wei)(wei)(wei)置離鑄(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)面(mian)徑向距離均為5mm,分(fen)(fen)別(bie)(bie)插入鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)中測(ce)量凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中其(qi)位(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化曲(qu)(qu)(qu)線(xian)。測(ce)量溫(wen)度(du)和(he)位(wei)(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化曲(qu)(qu)(qu)線(xian)的(de)裝置如圖2-85所示。
溫(wen)(wen)度(du)測量曲(qu)線如(ru)圖2-86所示，對于鑄(zhu)(zhu)錠溫(wen)(wen)度(du)測量曲(qu)線，存在“陡升(sheng)”和(he)“振蕩”區域，這主要由(you)熱電偶(ou)預熱和(he)澆注引起(qi)鋼(gang)液(ye)湍流分別造成。隨(sui)著凝固(gu)過程的(de)進(jin)行，鑄(zhu)(zhu)型溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)高，鑄(zhu)(zhu)錠溫(wen)(wen)度(du)不斷降(jiang)低。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)幾(ji)乎(hu)難以通過實驗(yan)進(jin)行準確(que)測量(liang)，因(yin)而(er)可通過數值計(ji)(ji)(ji)算的方(fang)式(shi)獲得(de)，即以測量(liang)的鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)變化曲線作為輸(shu)入(ru)量(liang)，采用Beck 非線性求解法，計(ji)(ji)(ji)算鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)（Twm),由于鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)非鏡面(mian)(mian)(mian)，有一(yi)定粗(cu)糙度(du)(du)(du)，因(yin)而(er)計(ji)(ji)(ji)算所(suo)得(de)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)（Tw,m)均(jun)為宏觀平(ping)均(jun)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，計(ji)(ji)(ji)算結(jie)果如(ru)圖2-87所(suo)示。當壓力一(yi)定時，在鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)(mian)(mian)換熱(re)以及鑄(zhu)(zhu)型(xing)外(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)散熱(re)的影響下，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)（Tw,i)在整個凝固過程中持續降低，鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先增(zeng)加而(er)后逐漸(jian)降低。隨(sui)著(zhu)壓力從(cong)0.1MPa增(zeng)加至2MPa,鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)降溫(wen)(wen)(wen)(wen)速率和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)升溫(wen)(wen)(wen)(wen)速率明顯(xian)加快，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)明加壓對(dui)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)(mian)(mian)間換熱(re)速率影響顯(xian)著(zhu)。
當壓(ya)(ya)力一定時(shi)，界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度隨(sui)時(shi)間(jian)的變(bian)(bian)(bian)化關(guan)系(xi)可通(tong)過凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型位(wei)移(yi)變(bian)(bian)(bian)化曲線獲得。基于(yu)位(wei)移(yi)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)的位(wei)移(yi)測(ce)量(liang)結(jie)果，所得界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度隨(sui)時(shi)間(jian)的變(bian)(bian)(bian)化關(guan)系(xi)如圖(tu)2-88(a)所示，在(zai)(zai)(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa下(xia)，界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度隨(sui)時(shi)間(jian)變(bian)(bian)(bian)化規律基本相似(si)。以(yi)2MPa為例，在(zai)(zai)(zai)凝(ning)(ning)固(gu)初(chu)期，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)、鑄(zhu)(zhu)型和(he)(he)(he)位(wei)移(yi)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)之間(jian)存(cun)在(zai)(zai)(zai)巨(ju)大溫(wen)差，使(shi)得位(wei)移(yi)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)附近的鋼液迅速凝(ning)(ning)固(gu)，以(yi)至于(yu)無法測(ce)量(liang)階段(duan)2 中(zhong)凝(ning)(ning)固(gu)收縮(suo)導(dao)致(zhi)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度；同時(shi)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型初(chu)期溫(wen)差巨(ju)大，加速了鑄(zhu)(zhu)型升(sheng)溫(wen)膨脹和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)冷卻收縮(suo)，因(yin)而在(zai)(zai)(zai)界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸隨(sui)時(shi)間(jian)變(bian)(bian)(bian)化曲線前段(duan)不存(cun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸緩慢增(zeng)長部分，取而代之的是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度隨(sui)時(shi)間(jian)的陡升(sheng)，而且氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬(kuan)度的陡升(sheng)很大程(cheng)度由鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)固(gu)態(tai)收縮(suo)所致(zhi)。因(yin)此，位(wei)移(yi)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)所測(ce)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸僅包含了固(gu)態(tai)收縮(suo)導(dao)致(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)形(xing)成(cheng)部分，無因(yin)凝(ning)(ning)固(gu)收縮(suo)形(xing)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)部分。在(zai)(zai)(zai)低壓(ya)(ya)下(xia)，增(zeng)加壓(ya)(ya)力對鑄(zhu)(zhu)型和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)的密度影響很小，幾(ji)乎(hu)可以(yi)忽略不計，所以(yi)增(zeng)加壓(ya)(ya)力對鑄(zhu)(zhu)型固(gu)態(tai)收縮(suo)導(dao)致(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)的尺(chi)寸影響非(fei)常小，所以(yi)在(zai)(zai)(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa下(xia)，界面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)量(liang)的最大值(zhi)幾(ji)乎(hu)相同，約為1.27mm。
根據(ju)氬氣導熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)壓(ya)力(li)的(de)(de)變(bian)化情況(kuang)［圖(tu)2-89(a)]、凝(ning)(ning)固過(guo)程(cheng)中界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣隙(xi)(xi)(xi)(xi)測(ce)量(liang)曲線(xian)和(he)(he)鑄錠外表面(mian)(mian)以(yi)及(ji)鑄型內(nei)表溫度的(de)(de)變(bian)化曲線(xian)，利用式（2-171)和(he)(he)式（2-172)可獲得氣隙(xi)(xi)(xi)(xi)形(xing)成(cheng)(cheng)階段(duan)3中界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)hc,g和(he)(he)輻射(she)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)hr,以(yi)及(ji)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)方式比(bi)例關系(xi)(xi)(xi)(xi)，結果如圖(tu)2-89(b)所示。輻射(she)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)不受界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺寸(cun)(cun)的(de)(de)影(ying)響，在整個凝(ning)(ning)固過(guo)程(cheng)中，基本保持(chi)不變(bian)；相比(bi)之下(xia)(xia)，氣體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)主要由氣體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)和(he)(he)面(mian)(mian)氣隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺寸(cun)(cun)共同決定，與(yu)氣體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)成(cheng)(cheng)正比(bi)，與(yu)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺寸(cun)(cun)成(cheng)(cheng)反比(bi)，因而在凝(ning)(ning)固過(guo)程(cheng)中氣體(ti)(ti)(ti)導熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)變(bian)化規律與(yu)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化過(guo)程(cheng)截然(ran)(ran)相反，呈現先迅速減(jian)小，然(ran)(ran)后(hou)趨于(yu)定值。在各(ge)個壓(ya)力(li)條件下(xia)(xia)，隨(sui)著凝(ning)(ning)固的(de)(de)進行(xing)，界(jie)(jie)面(mian)(mian)總換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)（hc,g+h,)迅速減(jian)小，然(ran)(ran)后(hou)趨于(yu)穩定，其中輻射(she)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)h1在總換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)中的(de)(de)占比(bi)為(wei)60%~80%[120],且在凝(ning)(ning)固中后(hou)期(qi)，0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓(ya)力(li)下(xia)(xia)，總界(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)基本相等(deng)。由此可知，低壓(ya)下(xia)(xia)，加壓(ya)對由固態(tai)收縮形(xing)成(cheng)(cheng)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣隙(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)尺寸(cun)(cun)影(ying)響幾(ji)乎可以(yi)忽(hu)略不計。
根(gen)據以(yi)上(shang)討論可(ke)知(zhi)，凝固結束(shu)后，界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)主(zhu)要通(tong)(tong)過(guo)(guo)氣體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)和(he)輻射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)兩種方式進行，因(yin)加壓(ya)(ya)對輻射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數的(de)(de)(de)影響(xiang)很小，那么加壓(ya)(ya)主(zhu)要通(tong)(tong)過(guo)(guo)改(gai)變(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數，從(cong)而(er)起(qi)到(dao)強化(hua)冷卻的(de)(de)(de)效(xiao)果。同時，界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數主(zhu)要由(you)氣體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數和(he)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣體尺(chi)寸(cun)(cun)決定，因(yin)壓(ya)(ya)力從(cong)0.1MPa增加至2MPa,氬氣導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數變(bian)化(hua)很小，進一步可(ke)知(zhi)壓(ya)(ya)力主(zhu)要通(tong)(tong)過(guo)(guo)改(gai)變(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙宏觀平均尺(chi)寸(cun)(cun)影響(xiang)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數，進而(er)改(gai)變(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)總換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數。此外，壓(ya)(ya)力對固態收縮導(dao)致的(de)(de)(de)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙尺(chi)寸(cun)(cun)影響(xiang)幾乎(hu)可(ke)以(yi)忽(hu)略不計，那么壓(ya)(ya)力主(zhu)要通(tong)(tong)過(guo)(guo)改(gai)變(bian)由(you)凝固收縮導(dao)致界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙的(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)(cun)，從(cong)而(er)影響(xiang)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)。為了評估壓(ya)(ya)力對凝固收縮導(dao)致界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙形(xing)成的(de)(de)(de)影響(xiang)，利(li)用界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數對界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙宏觀平均尺(chi)寸(cun)(cun)（wm)進行計算，計算公式如(ru)下：
式(shi)中，hz3為宏觀界(jie)(jie)面換(huan)熱(re)系數(shu)，通過(guo)將測溫數(shu)據作為輸入量，利用Beck 非(fei)線性求解法獲得，計(ji)算流程如(ru)圖2-78所示(shi)。在整個凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中，界(jie)(jie)面氣隙(xi)(xi)宏觀平均尺(chi)寸(cun)（wm)明(ming)顯小于因固(gu)(gu)態收(shou)縮導致的(de)界(jie)(jie)面氣隙(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)（wgap),同時，兩(liang)者(zhe)差值(zhi)（wgap-wm)隨(sui)著(zhu)壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)大（圖2-90).這(zhe)表明(ming)在鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型間存(cun)在一定(ding)的(de)固(gu)(gu)－固(gu)(gu)接觸區(qu)(qu)或微(wei)間隙(xi)(xi)區(qu)(qu)。這(zhe)些區(qu)(qu)域的(de)面積隨(sui)著(zhu)壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)大而(er)增(zeng)大，從而(er)導致傳導換(huan)熱(re)的(de)增(zeng)加(jia)，這(zhe)與鑄(zhu)錠表面粗糙度的(de)實驗(yan)結果符合，也(ye)進一步說明(ming)了加(jia)壓(ya)對界(jie)(jie)面氣隙(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)的(de)影(ying)響主要集中在凝(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(suo)(suo)導(dao)致(zhi)的氣(qi)隙形成，增(zeng)(zeng)大固固接觸或微氣(qi)隙的界面(mian)面(mian)積(ji)，強(qiang)化(hua)鑄錠(ding)和鑄型界面(mian)完全接觸狀(zhuang)態(tai)，從而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)界面(mian)氣(qi)體導(dao)熱(re)換熱(re)系(xi)數(shu)(shu)；此外，加(jia)(jia)壓下，界面(mian)換熱(re)系(xi)數(shu)(shu)的增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，加(jia)(jia)快了鑄錠(ding)固態(tai)收縮(suo)(suo)，導(dao)致(zhi)凝固初期(qi)由固態(tai)收縮(suo)(suo)引(yin)起的氣(qi)隙的尺寸快速(su)增(zeng)(zeng)大。
