受(shou)(shou)鑄(zhu)錠凝固(gu)收縮和(he)鑄(zhu)型受(shou)(shou)熱(re)(re)膨脹的影響，鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型接觸隨之發(fa)生變化(hua)，即形成(cheng)氣(qi)(qi)隙，如(ru)下圖所示。當鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型間氣(qi)(qi)隙形成(cheng)以后(hou)，鑄(zhu)錠向鑄(zhu)型的傳熱(re)(re)方(fang)式不只是簡單(dan)的傳導(dao)傳熱(re)(re)，同(tong)時存在小(xiao)區域的氣(qi)(qi)體導(dao)熱(re)(re)和(he)輻射傳熱(re)(re)，導(dao)致(zhi)鑄(zhu)錠－鑄(zhu)型界(jie)(jie)面熱(re)(re)阻（1/hz)發(fa)生非線性變化(hua)。界(jie)(jie)面熱(re)(re)量傳輸可分為如(ru)下三個階段(duan)。
階段(duan)1: 在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)初期(qi)，當表面(mian)溫度(du)略低于鑄錠液相線(xian)溫度(du)時(shi)，在(zai)鑄錠外表面(mian)會形成一(yi)定厚度(du)的半固(gu)(gu)態(tai)殼(ke)；此時(shi)，在(zai)液體靜壓(ya)力(li)和外界(jie)壓(ya)力(li)（如凝(ning)固(gu)(gu)壓(ya)力(li)和大氣壓(ya)等）的作用下，鑄錠和鑄型界(jie)面(mian)處于完(wan)全接(jie)觸(chu)狀態(tai)，如圖(tu)2-84(a)所示，因而(er)界(jie)面(mian)的固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)熱(re)(re)量傳(chuan)輸方式在(zai)界(jie)面(mian)傳(chuan)熱(re)(re)過程(cheng)中(zhong)起主(zhu)導作用, 此界(jie)面(mian)宏觀(guan)平(ping)均換熱(re)(re)系(xi)數(shu)hz1可表示為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為(wei)常(chang)量；Ph為(wei)液(ye)體靜壓(ya)力；Ps為(wei)外(wai)界壓(ya)力。
階段2: 在(zai)(zai)給定外(wai)界(jie)(jie)(jie)(jie)壓(ya)力和液體靜壓(ya)力條件(jian)下，半(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)態殼(ke)(ke)的(de)(de)(de)強度存在(zai)(zai)一個臨(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)值σm;隨(sui)著(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)過程的(de)(de)(de)進(jin)行，半(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)態殼(ke)(ke)的(de)(de)(de)強度不斷增大(da)；當強度大(da)于臨(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)值時(shi)，半(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)態殼(ke)(ke)定型；隨(sui)后鑄錠半(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)態殼(ke)(ke)逐(zhu)漸與鑄型分(fen)離，固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)積逐(zhu)漸減小，氣隙(xi)在(zai)(zai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面某(mou)些位置形(xing)成且其尺寸(cun)(cun)逐(zhu)漸增大(da)，導致鑄錠和鑄型界(jie)(jie)(jie)(jie)面處于半(ban)完全接(jie)觸(chu)狀態，如(ru)圖2-84(b)所示。在(zai)(zai)此階段，氣隙(xi)的(de)(de)(de)尺寸(cun)(cun)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)受(shou)由(you)液相變固(gu)(gu)(gu)(gu)相發(fa)生的(de)(de)(de)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)收(shou)縮影(ying)響。盡管界(jie)(jie)(jie)(jie)面還存在(zai)(zai)部分(fen)固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)，但界(jie)(jie)(jie)(jie)面熱(re)(re)阻隨(sui)著(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)進(jin)行不斷增大(da)，由(you)于鑄錠和鑄型界(jie)(jie)(jie)(jie)面接(jie)觸(chu)方式的(de)(de)(de)變化，界(jie)(jie)(jie)(jie)面熱(re)(re)量(liang)傳(chuan)(chuan)輸(shu)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)由(you)固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)、輻(fu)射換熱(re)(re)以及氣相導熱(re)(re)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)三分(fen)構成，其中，固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)仍然占據界(jie)(jie)(jie)(jie)面熱(re)(re)量(liang)傳(chuan)(chuan)輸(shu)的(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)導地位。此階段界(jie)(jie)(jie)(jie)面宏觀平均換熱(re)(re)系(xi)數hz2可表示為
此(ci)外，隨著凝(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)進(jin)行，鑄(zhu)錠(ding)(ding)和鑄(zhu)型界(jie)(jie)面上固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)觸面積逐漸減(jian)小(xiao)，因而階(jie)(jie)段1界(jie)(jie)面宏(hong)觀(guan)平均換熱(re)系數(shu)hz1最大，階(jie)(jie)段2界(jie)(jie)面宏(hong)觀(guan)平均換熱(re)系數(shu)hz2值次之，階(jie)(jie)段3界(jie)(jie)面宏(hong)觀(guan)平均換熱(re)系數(shu)hz3值最小(xiao)，這與實(shi)際凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)界(jie)(jie)面換熱(re)系數(shu)逐漸減(jian)小(xiao)的(de)(de)規律相互印(yin)證。同(tong)時，在鑄(zhu)錠(ding)(ding)自身重力的(de)(de)作用下(xia)，在鑄(zhu)錠(ding)(ding)底部位置，界(jie)(jie)面半完全接(jie)觸狀態始終貫(guan)穿整個凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程，這與鑄(zhu)錠(ding)(ding)頂端界(jie)(jie)面固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)觸完全消失有所不同(tong)，如圖(tu)2-84(d)所示。
凝固壓力(li)在氣隙的(de)形(xing)成過程(cheng)中(zhong)扮演了(le)十分(fen)重要的(de)角色(se)。研究表明，增加凝固壓力(li)（兆帕級）具有明顯的(de)強化(hua)冷卻(que)效果，但在界面(mian)熱量傳(chuan)輸變化(hua)的(de)三(san)個(ge)階段(duan)，加壓強化(hua)冷卻(que)的(de)程(cheng)度大有不(bu)同。
階段1:當(dang)壓力(li)在(zai)幾兆帕下變(bian)化(hua)時(shi)，由于物性參數（如強度(du)(du)、密度(du)(du)和(he)導熱(re)系(xi)(xi)數等）的(de)變(bian)化(hua)量可以忽略不(bu)計(ji)，壓力(li)對(dui)鑄錠和(he)鑄型界(jie)面(mian)完全接(jie)觸狀態(tai)影(ying)(ying)響較小(xiao)，根據式(shi)（2-166)可知，壓力(li)對(dui)界(jie)面(mian)宏觀平均換(huan)熱(re)系(xi)(xi)數的(de)影(ying)(ying)響可以忽略不(bu)計(ji)，因(yin)此(ci)增加壓力(li)對(dui)階段1的(de)界(jie)面(mian)換(huan)熱(re)影(ying)(ying)響很小(xiao)。
階段(duan)(duan)2:在此(ci)階段(duan)(duan)，鑄錠和鑄型界面非(fei)完全接觸狀態主(zhu)要(yao)由凝固收縮控制。
隨(sui)(sui)著壓(ya)(ya)(ya)力的(de)增(zeng)加(jia)(jia)，半固態殼抵(di)抗(kang)變形(xing)所(suo)需臨界(jie)(jie)(jie)強(qiang)度增(zeng)大，因而加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)能(neng)夠抑制界(jie)(jie)(jie)面(mian)非完全(quan)接(jie)觸(chu)狀(zhuang)態的(de)形(xing)成，有助于將界(jie)(jie)(jie)面(mian)在整個凝固過程中實現保(bao)持(chi)固固接(jie)觸(chu)的(de)狀(zhuang)態。例(li)如，隨(sui)(sui)著壓(ya)(ya)(ya)力的(de)增(zeng)加(jia)(jia)，H13表面(mian)上(shang)的(de)坑變得(de)淺平，且數(shu)量逐漸減(jian)少，意味(wei)著鑄(zhu)錠(ding)表面(mian)越來越光滑，粗糙度減(jian)小，鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面(mian)處的(de)固固接(jie)觸(chu)面(mian)積增(zeng)大。根據式（2-168)可知，界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏(hong)觀平均傳(chuan)熱系數(shu)與(yu)壓(ya)(ya)(ya)力趨于正比關系，加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)能(neng)夠顯(xian)著提(ti)升(sheng)此(ci)階(jie)段界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏(hong)觀平均換熱系數(shu)。因此(ci)，增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)力能(neng)夠強(qiang)化鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型間界(jie)(jie)(jie)面(mian)固固接(jie)觸(chu)狀(zhuang)態，抑制由凝固收縮導致界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣隙(xi)的(de)形(xing)成，加(jia)(jia)快鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面(mian)傳(chuan)遞(di)，強(qiang)化冷卻效果明(ming)顯(xian)。
階(jie)段3:界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)(de)長大(da)主要(yao)受控于(yu)固態收縮(suo)。隨著界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸(cun)的(de)(de)變大(da)，外(wai)界(jie)逐步與(yu)界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)連通，在壓力(li)的(de)(de)作用下(xia)，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)逐漸進(jin)入界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)內(nei)，進(jin)而導致界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)與(yu)外(wai)界(jie)之間的(de)(de)壓差(cha)趨于(yu)零(ling)，壓力(li)對界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)(de)影響逐漸消失。此(ci)階(jie)段，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)與(yu)輻射換(huan)熱(re)(re)為界(jie)面(mian)換(huan)熱(re)(re)的(de)(de)主要(yao)方式。其中氣(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系數（hc,g)主要(yao)由氣(qi)(qi)隙(xi)內(nei)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)系數（kgap)和界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸(cun)（wgap)決定(ding)，作為計算氣(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系數的(de)(de)重要(yao)參(can)數，在給(gei)定(ding)壓力(li)下(xia)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)導熱(re)(re)系數（kgap)可由下(xia)列公式進(jin)行計算：
綜上所(suo)述，在通過氣體維持壓(ya)力(li)的(de)加壓(ya)條件下，壓(ya)力(li)對界(jie)面換熱系數的(de)影(ying)響主要(yao)集(ji)中在界(jie)面氣隙形成的(de)第二(er)階段，即在鑄錠(ding)殼(ke)凝固(gu)收縮(suo)階段加壓(ya)通過增大鑄錠(ding)殼(ke)抵抗變形所(suo)需臨界(jie)強(qiang)度從而改(gai)善(shan)界(jie)面換熱，起到(dao)強(qiang)化冷卻的(de)作用。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓力下凝固(gu)為例，其凝固(gu)壓力通過(guo)充(chong)入氬(ya)氣(qi)獲得(de)。為了分析加壓對界面氣(qi)隙尺(chi)寸和(he)(he)換(huan)熱方式的(de)影響規律，采(cai)用埋設熱電(dian)(dian)偶以及(ji)位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)感器(qi)(qi)實驗，同時測量(liang)凝固(gu)過(guo)程中(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型溫度變(bian)化曲線(xian)以及(ji)其位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化曲線(xian)，其中(zhong)，1#和(he)(he)2#熱電(dian)(dian)偶分別(bie)(bie)測量(liang)離鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表面10mm和(he)(he)15mm位(wei)(wei)置處鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)溫度變(bian)化曲線(xian)；3#和(he)(he)4#熱電(dian)(dian)偶分別(bie)(bie)測量(liang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型內表面5mm和(he)(he)10mm位(wei)(wei)置處鑄(zhu)(zhu)(zhu)型的(de)溫度變(bian)化曲線(xian)；位(wei)(wei)移(yi)(yi)傳(chuan)感器(qi)(qi)LVDT1和(he)(he)LVDT2的(de)探頭位(wei)(wei)置離鑄(zhu)(zhu)(zhu)型內表面徑(jing)向距離均為5mm,分別(bie)(bie)插入鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型中(zhong)測量(liang)凝固(gu)過(guo)程中(zhong)其位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化曲線(xian)。測量(liang)溫度和(he)(he)位(wei)(wei)移(yi)(yi)變(bian)化曲線(xian)的(de)裝置如(ru)圖2-85所(suo)示(shi)。
溫度(du)測量曲(qu)線如圖2-86所示(shi)，對于鑄(zhu)錠溫度(du)測量曲(qu)線，存在(zai)“陡升(sheng)”和(he)(he)“振蕩(dang)”區域，這主(zhu)要由熱電偶預熱和(he)(he)澆注(zhu)引起鋼液(ye)湍流分別造成。隨著(zhu)凝(ning)固過程(cheng)的進行，鑄(zhu)型溫度(du)升(sheng)高(gao)，鑄(zhu)錠溫度(du)不斷降低。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)度幾乎難(nan)以通過(guo)實驗進行(xing)準確測量(liang)(liang)，因(yin)而(er)可通過(guo)數值計(ji)算的(de)(de)方(fang)式(shi)獲得，即以測量(liang)(liang)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)度變(bian)化曲線作為(wei)輸入(ru)量(liang)(liang)，采用Beck 非線性求解法，計(ji)算鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)度（Twm),由于(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)非鏡面(mian)(mian)(mian)，有一定粗糙度，因(yin)而(er)計(ji)算所得鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)度（Tw,m)均為(wei)宏觀平均表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)度，計(ji)算結果如圖2-87所示。當(dang)壓力(li)一定時，在(zai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)換熱以及鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)外(wai)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)散熱的(de)(de)影響下(xia)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)度（Tw,i)在(zai)整個(ge)凝固過(guo)程(cheng)中持續降(jiang)低(di)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先增加(jia)而(er)后逐漸(jian)降(jiang)低(di)。隨著壓力(li)從(cong)0.1MPa增加(jia)至2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)降(jiang)溫(wen)速率(lv)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)升溫(wen)速率(lv)明顯加(jia)快，表(biao)(biao)(biao)明加(jia)壓對鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)間換熱速率(lv)影響顯著。
當壓(ya)力(li)一定時，界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬度隨(sui)(sui)(sui)時間(jian)(jian)的(de)(de)變(bian)化(hua)關(guan)(guan)系(xi)可通(tong)過凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中鑄(zhu)錠(ding)和(he)(he)鑄(zhu)型位(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)曲線獲(huo)得。基于(yu)位(wei)移(yi)(yi)傳感(gan)器的(de)(de)位(wei)移(yi)(yi)測量(liang)(liang)(liang)結果，所(suo)(suo)得界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬度隨(sui)(sui)(sui)時間(jian)(jian)的(de)(de)變(bian)化(hua)關(guan)(guan)系(xi)如圖2-88(a)所(suo)(suo)示，在(zai)(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa下(xia)(xia)，界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬度隨(sui)(sui)(sui)時間(jian)(jian)變(bian)化(hua)規律基本相似。以2MPa為(wei)例，在(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)初期(qi)，鑄(zhu)錠(ding)、鑄(zhu)型和(he)(he)位(wei)移(yi)(yi)傳感(gan)器之間(jian)(jian)存在(zai)(zai)巨大(da)溫差(cha)，使得位(wei)移(yi)(yi)傳感(gan)器附近的(de)(de)鋼(gang)液迅速凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)，以至于(yu)無法測量(liang)(liang)(liang)階(jie)段2 中凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)收(shou)縮(suo)導致(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬度；同時，鑄(zhu)錠(ding)和(he)(he)鑄(zhu)型初期(qi)溫差(cha)巨大(da)，加(jia)速了(le)鑄(zhu)型升(sheng)溫膨脹和(he)(he)鑄(zhu)錠(ding)冷卻收(shou)縮(suo)，因(yin)(yin)而(er)在(zai)(zai)界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺寸(cun)隨(sui)(sui)(sui)時間(jian)(jian)變(bian)化(hua)曲線前(qian)段不存氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺寸(cun)緩(huan)慢(man)增長(chang)部分(fen)，取而(er)代之的(de)(de)是氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬度隨(sui)(sui)(sui)時間(jian)(jian)的(de)(de)陡(dou)升(sheng)，而(er)且(qie)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬度的(de)(de)陡(dou)升(sheng)很大(da)程(cheng)(cheng)度由(you)鑄(zhu)錠(ding)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)所(suo)(suo)致(zhi)(zhi)(zhi)。因(yin)(yin)此，位(wei)移(yi)(yi)傳感(gan)器所(suo)(suo)測氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺寸(cun)僅(jin)包(bao)含(han)了(le)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)導致(zhi)(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)形成(cheng)(cheng)部分(fen)，無因(yin)(yin)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)收(shou)縮(suo)形成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)部分(fen)。在(zai)(zai)低壓(ya)下(xia)(xia)，增加(jia)壓(ya)力(li)對(dui)鑄(zhu)型和(he)(he)鑄(zhu)錠(ding)的(de)(de)密度影(ying)(ying)響(xiang)很小，幾(ji)乎(hu)可以忽略不計，所(suo)(suo)以增加(jia)壓(ya)力(li)對(dui)鑄(zhu)型固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)導致(zhi)(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的(de)(de)尺寸(cun)影(ying)(ying)響(xiang)非(fei)常小，所(suo)(suo)以在(zai)(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa下(xia)(xia)，界面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺寸(cun)傳感(gan)器量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)最大(da)值(zhi)幾(ji)乎(hu)相同，約為(wei)1.27mm。
根據(ju)氬氣(qi)(qi)(qi)(qi)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨(sui)壓(ya)(ya)(ya)力的變(bian)(bian)化情況(kuang)［圖(tu)2-89(a)]、凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)測量(liang)曲線和(he)鑄錠外表面(mian)以及鑄型內(nei)表溫(wen)度的變(bian)(bian)化曲線，利用式(shi)（2-171)和(he)式(shi)（2-172)可獲得氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)形成(cheng)階段3中界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)hc,g和(he)輻(fu)射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)hr,以及換(huan)熱(re)(re)(re)(re)方式(shi)比(bi)例(li)關系(xi)(xi)(xi)，結(jie)果如圖(tu)2-89(b)所示(shi)。輻(fu)射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)不(bu)受界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)(chi)寸的影響，在整個(ge)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中，基(ji)本(ben)保持不(bu)變(bian)(bian)；相比(bi)之下(xia)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)主要由氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)和(he)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)(chi)寸共(gong)同決定，與氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)成(cheng)正比(bi)，與界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)(chi)寸成(cheng)反(fan)比(bi)，因(yin)而在凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)變(bian)(bian)化規律與界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)(chi)寸的變(bian)(bian)化過(guo)(guo)程截然(ran)(ran)相反(fan)，呈(cheng)現先迅速(su)減(jian)小，然(ran)(ran)后趨于定值。在各個(ge)壓(ya)(ya)(ya)力條件下(xia)，隨(sui)著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的進行，界(jie)(jie)面(mian)總換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)（hc,g+h,)迅速(su)減(jian)小，然(ran)(ran)后趨于穩(wen)定，其(qi)中輻(fu)射換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)h1在總換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)中的占(zhan)比(bi)為60%~80%[120],且在凝(ning)(ning)固(gu)(gu)中后期，0.1MPa、1MPa和(he)2MPa壓(ya)(ya)(ya)力下(xia)，總界(jie)(jie)面(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)基(ji)本(ben)相等。由此可知(zhi)，低壓(ya)(ya)(ya)下(xia)，加壓(ya)(ya)(ya)對由固(gu)(gu)態收縮形成(cheng)界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)的尺(chi)(chi)寸影響幾(ji)乎可以忽略不(bu)計(ji)。
根據以(yi)上討論可(ke)(ke)知，凝固結束后，界(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)通過氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)和輻(fu)射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)兩種方(fang)式進(jin)行，因加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)對(dui)輻(fu)射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)很小，那(nei)么加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)通過改(gai)變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數，從而起到強化冷卻的(de)效(xiao)果。同時，界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)由(you)(you)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數和界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體(ti)(ti)尺寸(cun)決定，因壓(ya)(ya)(ya)力從0.1MPa增加(jia)(jia)至2MPa,氬氣(qi)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數變(bian)化很小，進(jin)一步可(ke)(ke)知壓(ya)(ya)(ya)力主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)通過改(gai)變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙宏(hong)觀平均(jun)(jun)尺寸(cun)影(ying)響(xiang)(xiang)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數，進(jin)而改(gai)變(bian)界(jie)(jie)面(mian)(mian)總換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數。此外，壓(ya)(ya)(ya)力對(dui)固態(tai)收縮(suo)(suo)導(dao)致的(de)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙尺寸(cun)影(ying)響(xiang)(xiang)幾乎可(ke)(ke)以(yi)忽(hu)略不計(ji)，那(nei)么壓(ya)(ya)(ya)力主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)通過改(gai)變(bian)由(you)(you)凝固收縮(suo)(suo)導(dao)致界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙的(de)尺寸(cun)，從而影(ying)響(xiang)(xiang)界(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)。為了(le)評估壓(ya)(ya)(ya)力對(dui)凝固收縮(suo)(suo)導(dao)致界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙形成的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，利用界(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數對(dui)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙宏(hong)觀平均(jun)(jun)尺寸(cun)（wm)進(jin)行計(ji)算(suan)，計(ji)算(suan)公式如下：
式中(zhong)，hz3為宏觀界面換熱系數(shu)，通(tong)過(guo)將測(ce)溫數(shu)據作為輸入量，利用Beck 非(fei)線性求解法獲得(de)，計算流程如圖(tu)2-78所示。在(zai)(zai)整個凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)，界面氣隙(xi)宏觀平均尺(chi)寸(cun)（wm)明顯小于因固(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)導致(zhi)的(de)界面氣隙(xi)尺(chi)寸(cun)（wgap),同時，兩者(zhe)差值（wgap-wm)隨(sui)著壓(ya)力(li)的(de)增加而(er)增大(da)（圖(tu)2-90).這(zhe)表(biao)(biao)明在(zai)(zai)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型間(jian)存在(zai)(zai)一定的(de)固(gu)(gu)－固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)區(qu)或微間(jian)隙(xi)區(qu)。這(zhe)些(xie)區(qu)域的(de)面積隨(sui)著壓(ya)力(li)的(de)增大(da)而(er)增大(da)，從而(er)導致(zhi)傳導換熱的(de)增加，這(zhe)與鑄(zhu)錠表(biao)(biao)面粗糙度的(de)實(shi)驗結(jie)果符(fu)合，也進一步(bu)說明了加壓(ya)對界面氣隙(xi)尺(chi)寸(cun)的(de)影(ying)響(xiang)主要集中(zhong)在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)收(shou)縮(suo)階段。
因此，加(jia)壓主要(yao)通過抑制(zhi)由凝固(gu)(gu)收縮導(dao)(dao)致的氣(qi)隙形成，增大固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸或微氣(qi)隙的界面(mian)面(mian)積，強化鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型界面(mian)完全接觸狀態(tai)，從而增加(jia)界面(mian)氣(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱換(huan)(huan)熱系數(shu)；此外，加(jia)壓下，界面(mian)換(huan)(huan)熱系數(shu)的增加(jia)，加(jia)快了鑄(zhu)錠(ding)固(gu)(gu)態(tai)收縮，導(dao)(dao)致凝固(gu)(gu)初期由固(gu)(gu)態(tai)收縮引起的氣(qi)隙的尺(chi)寸快速增大。
