受(shou)(shou)鑄(zhu)錠(ding)凝固收縮(suo)和(he)鑄(zhu)型受(shou)(shou)熱膨脹的(de)影響，鑄(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)型接觸隨之發(fa)生變化，即形成氣隙(xi)，如(ru)下圖所示。當鑄(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)型間氣隙(xi)形成以后，鑄(zhu)錠(ding)向鑄(zhu)型的(de)傳熱方式不只是簡單(dan)的(de)傳導(dao)傳熱，同時存在小區域的(de)氣體導(dao)熱和(he)輻射傳熱，導(dao)致鑄(zhu)錠(ding)－鑄(zhu)型界面(mian)熱阻(zu)（1/hz)發(fa)生非線性變化。界面(mian)熱量(liang)傳輸可分為如(ru)下三(san)個階段。
階段(duan)1: 在凝固(gu)(gu)初期(qi)，當表面溫度略低于鑄(zhu)錠(ding)液相(xiang)線溫度時(shi)，在鑄(zhu)錠(ding)外表面會形成一定厚度的(de)(de)半固(gu)(gu)態(tai)殼；此時(shi)，在液體(ti)靜(jing)壓力(li)和外界(jie)(jie)壓力(li)（如(ru)(ru)凝固(gu)(gu)壓力(li)和大氣(qi)壓等）的(de)(de)作用(yong)下，鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型界(jie)(jie)面處于完全接觸(chu)(chu)狀態(tai)，如(ru)(ru)圖2-84(a)所示，因而界(jie)(jie)面的(de)(de)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)(chu)熱(re)量傳輸方式在界(jie)(jie)面傳熱(re)過程中起主導作用(yong), 此界(jie)(jie)面宏觀平均換(huan)熱(re)系數hz1可表示為(wei)
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為(wei)常量；Ph為(wei)液體靜壓力；Ps為(wei)外(wai)界壓力。
階(jie)段2: 在(zai)(zai)給定(ding)(ding)外界(jie)(jie)壓力和(he)液體靜壓力條(tiao)件下，半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)殼的(de)(de)強(qiang)度(du)存(cun)在(zai)(zai)一個臨界(jie)(jie)值σm;隨著(zhu)凝固(gu)(gu)過程的(de)(de)進(jin)行，半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)殼的(de)(de)強(qiang)度(du)不(bu)斷增大；當強(qiang)度(du)大于臨界(jie)(jie)值時，半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)殼定(ding)(ding)型(xing)；隨后鑄(zhu)錠(ding)半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)殼逐漸(jian)與鑄(zhu)型(xing)分離(li)，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸積逐漸(jian)減小，氣(qi)隙(xi)在(zai)(zai)界(jie)(jie)面(mian)(mian)某些位(wei)置形成且其(qi)尺(chi)(chi)寸(cun)逐漸(jian)增大，導致鑄(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)型(xing)界(jie)(jie)面(mian)(mian)處(chu)于半(ban)(ban)完全(quan)接(jie)觸狀態(tai)，如圖2-84(b)所示。在(zai)(zai)此階(jie)段，氣(qi)隙(xi)的(de)(de)尺(chi)(chi)寸(cun)主(zhu)要受由(you)(you)液相變固(gu)(gu)相發生的(de)(de)凝固(gu)(gu)收縮影(ying)響。盡管界(jie)(jie)面(mian)(mian)還存(cun)在(zai)(zai)部(bu)分固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸，但(dan)界(jie)(jie)面(mian)(mian)熱阻(zu)隨著(zhu)凝固(gu)(gu)的(de)(de)進(jin)行不(bu)斷增大，由(you)(you)于鑄(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)型(xing)界(jie)(jie)面(mian)(mian)接(jie)觸方式的(de)(de)變化，界(jie)(jie)面(mian)(mian)熱量傳(chuan)輸主(zhu)要由(you)(you)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸傳(chuan)熱、輻射(she)換熱以及氣(qi)相導熱傳(chuan)熱三分構成，其(qi)中，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸傳(chuan)熱仍然占據界(jie)(jie)面(mian)(mian)熱量傳(chuan)輸的(de)(de)主(zhu)導地位(wei)。此階(jie)段界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平均換熱系數hz2可(ke)表示為
此(ci)外(wai)，隨著凝固的進(jin)行，鑄(zhu)錠(ding)(ding)和鑄(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)(mian)上固固接(jie)觸面(mian)(mian)積(ji)逐漸減(jian)小，因而階(jie)段1界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)(ping)均換(huan)熱(re)系數(shu)hz1最大，階(jie)段2界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)(ping)均換(huan)熱(re)系數(shu)hz2值次之，階(jie)段3界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)(ping)均換(huan)熱(re)系數(shu)hz3值最小，這與(yu)實際凝固過程(cheng)中界(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱(re)系數(shu)逐漸減(jian)小的規律相互印證。同時(shi)，在鑄(zhu)錠(ding)(ding)自身重力(li)的作用下(xia)，在鑄(zhu)錠(ding)(ding)底部(bu)位(wei)置，界(jie)(jie)面(mian)(mian)半完全(quan)接(jie)觸狀態(tai)始終貫(guan)穿整(zheng)個(ge)凝固過程(cheng)，這與(yu)鑄(zhu)錠(ding)(ding)頂端界(jie)(jie)面(mian)(mian)固固接(jie)觸完全(quan)消失有所不同，如圖2-84(d)所示。
凝固(gu)壓力在氣隙(xi)的(de)形成過程中(zhong)扮(ban)演了十(shi)分(fen)重要的(de)角色。研究表明(ming)，增加(jia)凝固(gu)壓力（兆帕(pa)級）具有(you)明(ming)顯(xian)的(de)強化(hua)冷卻效果，但(dan)在界面熱量傳輸(shu)變化(hua)的(de)三個階段，加(jia)壓強化(hua)冷卻的(de)程度(du)大有(you)不同(tong)。
階(jie)段(duan)1:當壓力在幾兆帕下變(bian)化時，由于物(wu)性參數（如強度(du)、密度(du)和導(dao)熱系(xi)數等）的(de)變(bian)化量可(ke)以忽略(lve)(lve)不(bu)計(ji)，壓力對鑄錠和鑄型界(jie)面完全接觸狀態(tai)影響較小(xiao)，根據式（2-166)可(ke)知，壓力對界(jie)面宏觀平均換(huan)熱系(xi)數的(de)影響可(ke)以忽略(lve)(lve)不(bu)計(ji)，因此增加(jia)壓力對階(jie)段(duan)1的(de)界(jie)面換(huan)熱影響很小(xiao)。
階(jie)段2:在此階(jie)段，鑄錠和鑄型界面非完全接觸狀(zhuang)態主(zhu)要由凝固收縮(suo)控制。
隨(sui)著壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)(zeng)加，半固(gu)(gu)(gu)態殼抵抗變(bian)(bian)形所需臨界(jie)(jie)(jie)強(qiang)度增(zeng)(zeng)大，因(yin)而加壓(ya)能(neng)夠(gou)抑(yi)制(zhi)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)非完全(quan)接觸(chu)狀態的(de)(de)形成，有(you)助(zhu)于將界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)在整個凝固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)實(shi)現保持固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸(chu)的(de)(de)狀態。例如，隨(sui)著壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)(zeng)加，H13表面(mian)(mian)(mian)上的(de)(de)坑(keng)變(bian)(bian)得淺平，且數(shu)量逐漸(jian)減少，意味(wei)著鑄(zhu)錠表面(mian)(mian)(mian)越(yue)來越(yue)光滑，粗糙度減小，鑄(zhu)錠鑄(zhu)型(xing)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)處(chu)的(de)(de)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸(chu)面(mian)(mian)(mian)積增(zeng)(zeng)大。根據式（2-168)可知(zhi)，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀平均(jun)(jun)傳(chuan)(chuan)熱系數(shu)與壓(ya)力趨(qu)于正比關(guan)系，加壓(ya)能(neng)夠(gou)顯(xian)著提(ti)升此階段界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀平均(jun)(jun)換(huan)熱系數(shu)。因(yin)此，增(zeng)(zeng)加壓(ya)力能(neng)夠(gou)強(qiang)化(hua)鑄(zhu)錠鑄(zhu)型(xing)間界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸(chu)狀態，抑(yi)制(zhi)由凝固(gu)(gu)(gu)收縮導致界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣隙的(de)(de)形成，加快鑄(zhu)錠鑄(zhu)型(xing)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)傳(chuan)(chuan)遞，強(qiang)化(hua)冷卻效果明顯(xian)。
階(jie)段(duan)3:界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的長大主要(yao)受控于(yu)固態收(shou)縮。隨著界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)的變大，外(wai)界逐(zhu)步與(yu)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)連通，在(zai)壓(ya)(ya)力(li)的作用下(xia)，氣(qi)(qi)(qi)體逐(zhu)漸(jian)進(jin)入界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)內(nei)，進(jin)而導(dao)致(zhi)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)與(yu)外(wai)界之間的壓(ya)(ya)差趨于(yu)零，壓(ya)(ya)力(li)對界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的影(ying)響逐(zhu)漸(jian)消失。此階(jie)段(duan)，氣(qi)(qi)(qi)體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)與(yu)輻(fu)射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)為(wei)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)的主要(yao)方式(shi)。其中(zhong)氣(qi)(qi)(qi)體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（hc,g)主要(yao)由(you)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)內(nei)氣(qi)(qi)(qi)體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（kgap)和界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)（wgap)決定，作為(wei)計(ji)算氣(qi)(qi)(qi)體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)的重要(yao)參(can)數(shu)，在(zai)給定壓(ya)(ya)力(li)下(xia)氣(qi)(qi)(qi)體導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)（kgap)可(ke)由(you)下(xia)列(lie)公式(shi)進(jin)行計(ji)算：
綜上所(suo)述，在(zai)通過氣體(ti)維持壓(ya)力的(de)加壓(ya)條件下，壓(ya)力對界面(mian)換(huan)熱(re)系(xi)數的(de)影響主要(yao)集中(zhong)在(zai)界面(mian)氣隙(xi)形成(cheng)的(de)第二(er)階(jie)段，即在(zai)鑄(zhu)錠(ding)殼凝固收(shou)縮(suo)階(jie)段加壓(ya)通過增大鑄(zhu)錠(ding)殼抵抗(kang)變形所(suo)需臨界強度從而改善界面(mian)換(huan)熱(re)，起到強化(hua)冷卻的(de)作用。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓力(li)下凝(ning)固為(wei)例，其(qi)凝(ning)固壓力(li)通過充入(ru)氬氣獲得。為(wei)了(le)分(fen)(fen)析加(jia)壓對(dui)界面(mian)氣隙(xi)尺寸和(he)(he)換熱方式的影響規律，采用埋設熱電偶(ou)以及位(wei)(wei)移(yi)傳感(gan)器實驗，同時測(ce)(ce)量(liang)(liang)凝(ning)固過程中(zhong)鑄錠和(he)(he)鑄型(xing)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)曲(qu)(qu)線(xian)以及其(qi)位(wei)(wei)移(yi)變(bian)化(hua)曲(qu)(qu)線(xian)，其(qi)中(zhong)，1#和(he)(he)2#熱電偶(ou)分(fen)(fen)別(bie)測(ce)(ce)量(liang)(liang)離鑄錠外表(biao)面(mian)10mm和(he)(he)15mm位(wei)(wei)置(zhi)處鑄錠溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)曲(qu)(qu)線(xian)；3#和(he)(he)4#熱電偶(ou)分(fen)(fen)別(bie)測(ce)(ce)量(liang)(liang)鑄型(xing)內表(biao)面(mian)5mm和(he)(he)10mm位(wei)(wei)置(zhi)處鑄型(xing)的溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)曲(qu)(qu)線(xian)；位(wei)(wei)移(yi)傳感(gan)器LVDT1和(he)(he)LVDT2的探頭位(wei)(wei)置(zhi)離鑄型(xing)內表(biao)面(mian)徑向距離均為(wei)5mm,分(fen)(fen)別(bie)插(cha)入(ru)鑄錠和(he)(he)鑄型(xing)中(zhong)測(ce)(ce)量(liang)(liang)凝(ning)固過程中(zhong)其(qi)位(wei)(wei)移(yi)變(bian)化(hua)曲(qu)(qu)線(xian)。測(ce)(ce)量(liang)(liang)溫(wen)度(du)和(he)(he)位(wei)(wei)移(yi)變(bian)化(hua)曲(qu)(qu)線(xian)的裝置(zhi)如(ru)圖2-85所示。
溫(wen)度測量曲線如圖2-86所示，對于(yu)鑄(zhu)錠溫(wen)度測量曲線，存在“陡升(sheng)(sheng)”和“振(zhen)蕩”區域，這主(zhu)要由熱(re)電偶預熱(re)和澆(jiao)注引起鋼液湍流(liu)分(fen)別(bie)造成。隨著凝固過程的進行，鑄(zhu)型溫(wen)度升(sheng)(sheng)高，鑄(zhu)錠溫(wen)度不斷(duan)降低。
因鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫(wen)度(du)幾乎難以通過實(shi)驗進行準確測(ce)(ce)量(liang)，因而(er)可通過數值計(ji)(ji)(ji)算的方式獲得(de)，即(ji)以測(ce)(ce)量(liang)的鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)度(du)變化曲(qu)線(xian)作為輸(shu)入量(liang)，采用Beck 非(fei)線(xian)性求解法，計(ji)(ji)(ji)算鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)（Tw,i)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫(wen)度(du)（Twm),由(you)于鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)非(fei)鏡面(mian)，有一定(ding)粗糙度(du)，因而(er)計(ji)(ji)(ji)算所(suo)得(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)（Tw,i)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫(wen)度(du)（Tw,m)均(jun)(jun)為宏觀平均(jun)(jun)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫(wen)度(du)，計(ji)(ji)(ji)算結果(guo)如圖2-87所(suo)示。當壓(ya)力(li)一定(ding)時，在鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)換熱以及鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)散熱的影(ying)響(xiang)下，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)溫(wen)度(du)（Tw,i)在整個(ge)凝固過程中(zhong)持續(xu)降低(di)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)（Tw,m)先增加而(er)后逐漸(jian)降低(di)。隨(sui)著壓(ya)力(li)從0.1MPa增加至2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)降溫(wen)速(su)(su)率(lv)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)升溫(wen)速(su)(su)率(lv)明(ming)顯(xian)加快，表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)加壓(ya)對鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)間換熱速(su)(su)率(lv)影(ying)響(xiang)顯(xian)著。
當(dang)壓力一定(ding)時(shi)，界面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)隨時(shi)間(jian)(jian)的(de)變(bian)化(hua)關(guan)系(xi)可(ke)通過凝固(gu)過程(cheng)中鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)位(wei)移變(bian)化(hua)曲(qu)線(xian)獲得(de)。基(ji)(ji)于位(wei)移傳感器(qi)(qi)的(de)位(wei)移測量(liang)結果，所(suo)得(de)界面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)隨時(shi)間(jian)(jian)的(de)變(bian)化(hua)關(guan)系(xi)如圖2-88(a)所(suo)示(shi)，在(zai)(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa下，界面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)隨時(shi)間(jian)(jian)變(bian)化(hua)規律基(ji)(ji)本相似。以2MPa為例，在(zai)(zai)凝固(gu)初(chu)期，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)、鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)和(he)(he)(he)位(wei)移傳感器(qi)(qi)之(zhi)間(jian)(jian)存(cun)在(zai)(zai)巨大(da)溫(wen)(wen)差，使得(de)位(wei)移傳感器(qi)(qi)附近的(de)鋼液迅速(su)凝固(gu)，以至(zhi)于無法測量(liang)階段2 中凝固(gu)收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)致的(de)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)；同時(shi)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)初(chu)期溫(wen)(wen)差巨大(da)，加速(su)了(le)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)膨脹(zhang)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)冷卻收(shou)縮(suo)(suo)，因(yin)(yin)而(er)在(zai)(zai)界面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸隨時(shi)間(jian)(jian)變(bian)化(hua)曲(qu)線(xian)前段不存(cun)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸緩(huan)慢增(zeng)(zeng)長(chang)部(bu)分，取而(er)代之(zhi)的(de)是氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)隨時(shi)間(jian)(jian)的(de)陡升(sheng)(sheng)，而(er)且氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)寬(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)的(de)陡升(sheng)(sheng)很大(da)程(cheng)度(du)(du)(du)由鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)固(gu)態(tai)(tai)收(shou)縮(suo)(suo)所(suo)致。因(yin)(yin)此，位(wei)移傳感器(qi)(qi)所(suo)測氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸僅包含(han)了(le)固(gu)態(tai)(tai)收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)致氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)形成(cheng)部(bu)分，無因(yin)(yin)凝固(gu)收(shou)縮(suo)(suo)形成(cheng)氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)部(bu)分。在(zai)(zai)低壓下，增(zeng)(zeng)加壓力對鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)的(de)密度(du)(du)(du)影響很小，幾乎(hu)可(ke)以忽略不計，所(suo)以增(zeng)(zeng)加壓力對鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)固(gu)態(tai)(tai)收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)致氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)尺(chi)寸影響非(fei)常小，所(suo)以在(zai)(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa下，界面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸傳感器(qi)(qi)量(liang)的(de)最大(da)值(zhi)幾乎(hu)相同，約(yue)為1.27mm。
根據氬氣(qi)(qi)(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)隨壓力(li)的(de)變化(hua)情況［圖(tu)2-89(a)]、凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)界面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)測量(liang)曲(qu)線(xian)和鑄錠外表(biao)面以及(ji)鑄型(xing)內表(biao)溫度的(de)變化(hua)曲(qu)線(xian)，利用式（2-171)和式（2-172)可獲得氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)形成(cheng)(cheng)階段3中(zhong)(zhong)界面氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)hc,g和輻(fu)(fu)射(she)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)hr,以及(ji)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)方式比(bi)例關系(xi)(xi)，結果如圖(tu)2-89(b)所(suo)示。輻(fu)(fu)射(she)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)不(bu)受界面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)的(de)影響，在(zai)(zai)(zai)整個凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)，基本(ben)保持不(bu)變；相比(bi)之(zhi)下(xia)(xia)(xia)，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)主(zhu)要由氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)和面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)共同決定(ding)，與(yu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)成(cheng)(cheng)正比(bi)，與(yu)界面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)成(cheng)(cheng)反比(bi)，因(yin)而在(zai)(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)變化(hua)規律(lv)與(yu)界面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)的(de)變化(hua)過程截然(ran)相反，呈現先迅速減小，然(ran)后趨(qu)于定(ding)值。在(zai)(zai)(zai)各(ge)個壓力(li)條件下(xia)(xia)(xia)，隨著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)進行，界面總(zong)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)（hc,g+h,)迅速減小，然(ran)后趨(qu)于穩定(ding)，其中(zhong)(zhong)輻(fu)(fu)射(she)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)h1在(zai)(zai)(zai)總(zong)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)中(zhong)(zhong)的(de)占(zhan)比(bi)為60%~80%[120],且(qie)在(zai)(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)中(zhong)(zhong)后期，0.1MPa、1MPa和2MPa壓力(li)下(xia)(xia)(xia)，總(zong)界面換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)基本(ben)相等。由此可知，低壓下(xia)(xia)(xia)，加壓對由固(gu)(gu)態收縮形成(cheng)(cheng)界面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)尺(chi)寸(cun)影響幾乎可以忽(hu)略不(bu)計。
根據以上討論可(ke)知(zhi)，凝(ning)固結(jie)束后，界(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)主(zhu)(zhu)要通過氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)和輻(fu)射換(huan)(huan)熱(re)(re)兩種方式進(jin)行(xing)，因(yin)加(jia)壓(ya)對(dui)(dui)輻(fu)射換(huan)(huan)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)很小，那么(me)加(jia)壓(ya)主(zhu)(zhu)要通過改變(bian)(bian)(bian)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)，從而起(qi)到強化(hua)冷卻的(de)效(xiao)果。同時，界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)主(zhu)(zhu)要由氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)和界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體(ti)尺(chi)寸決定，因(yin)壓(ya)力(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)至(zhi)2MPa,氬氣(qi)導(dao)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)變(bian)(bian)(bian)化(hua)很小，進(jin)一步(bu)可(ke)知(zhi)壓(ya)力(li)主(zhu)(zhu)要通過改變(bian)(bian)(bian)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)宏觀(guan)平均尺(chi)寸影(ying)響(xiang)(xiang)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)，進(jin)而改變(bian)(bian)(bian)界(jie)面(mian)(mian)總換(huan)(huan)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)。此外(wai)，壓(ya)力(li)對(dui)(dui)固態收(shou)縮導(dao)致的(de)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸影(ying)響(xiang)(xiang)幾乎可(ke)以忽略不(bu)計，那么(me)壓(ya)力(li)主(zhu)(zhu)要通過改變(bian)(bian)(bian)由凝(ning)固收(shou)縮導(dao)致界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)的(de)尺(chi)寸，從而影(ying)響(xiang)(xiang)界(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)。為了評估壓(ya)力(li)對(dui)(dui)凝(ning)固收(shou)縮導(dao)致界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)形成的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，利用界(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)對(dui)(dui)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)宏觀(guan)平均尺(chi)寸（wm)進(jin)行(xing)計算，計算公式如下：
式中(zhong)，hz3為宏觀界面(mian)(mian)換熱系數，通過(guo)將(jiang)測溫數據作為輸(shu)入量，利用Beck 非線(xian)性求解(jie)法獲得(de)，計算流程如圖2-78所示。在整個凝固(gu)過(guo)程中(zhong)，界面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)宏觀平(ping)均尺寸(cun)(cun)（wm)明(ming)顯小于因固(gu)態收縮導致的(de)界面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)尺寸(cun)(cun)（wgap),同時，兩者差值(zhi)（wgap-wm)隨(sui)著壓力的(de)增加而增大(da)（圖2-90).這(zhe)表明(ming)在鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型(xing)間存在一(yi)定的(de)固(gu)－固(gu)接觸區或微間隙(xi)(xi)區。這(zhe)些(xie)區域的(de)面(mian)(mian)積(ji)隨(sui)著壓力的(de)增大(da)而增大(da)，從而導致傳導換熱的(de)增加，這(zhe)與鑄(zhu)錠表面(mian)(mian)粗糙度的(de)實驗結果符合(he)，也進一(yi)步(bu)說明(ming)了加壓對界面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)尺寸(cun)(cun)的(de)影響主要集中(zhong)在凝固(gu)收縮階(jie)段。
因此，加(jia)(jia)(jia)壓主要通過抑制(zhi)由凝固收縮導致的(de)(de)氣(qi)隙形(xing)成，增(zeng)(zeng)大固固接觸(chu)或微氣(qi)隙的(de)(de)界面面積(ji)，強化鑄錠和鑄型界面完全(quan)接觸(chu)狀(zhuang)態，從而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)界面氣(qi)體導熱換(huan)(huan)熱系數；此外(wai)，加(jia)(jia)(jia)壓下，界面換(huan)(huan)熱系數的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，加(jia)(jia)(jia)快了鑄錠固態收縮，導致凝固初期(qi)由固態收縮引起的(de)(de)氣(qi)隙的(de)(de)尺寸快速(su)增(zeng)(zeng)大。
