受(shou)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)凝(ning)固收縮和鑄(zhu)(zhu)型受(shou)熱(re)膨脹的影響(xiang)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和鑄(zhu)(zhu)型接觸隨之(zhi)發(fa)生(sheng)變化，即(ji)形成(cheng)氣(qi)隙(xi)，如下(xia)圖(tu)所示。當鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和鑄(zhu)(zhu)型間氣(qi)隙(xi)形成(cheng)以后，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)向鑄(zhu)(zhu)型的傳熱(re)方式不只是簡單的傳導(dao)(dao)傳熱(re)，同時存在小(xiao)區域的氣(qi)體導(dao)(dao)熱(re)和輻射傳熱(re)，導(dao)(dao)致鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)－鑄(zhu)(zhu)型界面熱(re)阻（1/hz)發(fa)生(sheng)非線(xian)性(xing)變化。界面熱(re)量傳輸可分為如下(xia)三(san)個(ge)階段。
階段(duan)1: 在凝(ning)固初期，當(dang)表(biao)面溫(wen)(wen)度略低于(yu)(yu)鑄(zhu)錠(ding)液相線溫(wen)(wen)度時(shi)，在鑄(zhu)錠(ding)外表(biao)面會形成一(yi)定厚度的半(ban)固態殼；此時(shi)，在液體靜壓力(li)和外界(jie)壓力(li)（如凝(ning)固壓力(li)和大氣壓等）的作用(yong)下，鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型界(jie)面處于(yu)(yu)完全(quan)接觸(chu)狀(zhuang)態，如圖2-84(a)所示，因而界(jie)面的固固接觸(chu)熱量傳輸(shu)方(fang)式在界(jie)面傳熱過程中(zhong)起主(zhu)導作用(yong), 此界(jie)面宏(hong)觀平(ping)均換(huan)熱系數hz1可(ke)表(biao)示為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中(zhong)，a和b為(wei)常量；Ph為(wei)液體靜壓力；Ps為(wei)外界壓力。
階(jie)段2: 在(zai)給定外界(jie)(jie)壓力和液體靜壓力條件下，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)(tai)殼(ke)(ke)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度存在(zai)一個臨(lin)界(jie)(jie)值(zhi)σm;隨著(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)過程的(de)(de)進行(xing)(xing)，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)(tai)殼(ke)(ke)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度不(bu)斷增大(da)；當強(qiang)(qiang)度大(da)于(yu)臨(lin)界(jie)(jie)值(zhi)時，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)(tai)殼(ke)(ke)定型(xing)；隨后鑄(zhu)錠(ding)半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)(tai)殼(ke)(ke)逐(zhu)漸(jian)與鑄(zhu)型(xing)分(fen)離，固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)積逐(zhu)漸(jian)減(jian)小，氣隙在(zai)界(jie)(jie)面(mian)(mian)某些位置形成且(qie)其尺寸(cun)逐(zhu)漸(jian)增大(da)，導致鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型(xing)界(jie)(jie)面(mian)(mian)處于(yu)半(ban)(ban)完全接(jie)觸(chu)狀態(tai)(tai)(tai)，如圖2-84(b)所示(shi)。在(zai)此階(jie)段，氣隙的(de)(de)尺寸(cun)主要受由(you)(you)液相(xiang)變固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)發(fa)生的(de)(de)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)收縮(suo)影(ying)響(xiang)。盡管界(jie)(jie)面(mian)(mian)還(huan)存在(zai)部(bu)分(fen)固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)，但界(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)(re)(re)阻隨著(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)進行(xing)(xing)不(bu)斷增大(da)，由(you)(you)于(yu)鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型(xing)界(jie)(jie)面(mian)(mian)接(jie)觸(chu)方式的(de)(de)變化，界(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)(re)(re)量傳(chuan)(chuan)輸主要由(you)(you)固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)(re)、輻射換熱(re)(re)(re)以及氣相(xiang)導熱(re)(re)(re)傳(chuan)(chuan)熱(re)(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)(re)仍然占(zhan)據(ju)界(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)(re)(re)量傳(chuan)(chuan)輸的(de)(de)主導地位。此階(jie)段界(jie)(jie)面(mian)(mian)宏觀平均(jun)換熱(re)(re)(re)系數hz2可表示(shi)為
此外(wai)，隨著凝固(gu)的進行(xing)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)上(shang)固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)(chu)面(mian)(mian)(mian)積逐漸(jian)減小(xiao)，因而(er)階段1界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)宏(hong)(hong)觀(guan)平(ping)均換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)hz1最(zui)大，階段2界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)宏(hong)(hong)觀(guan)平(ping)均換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)hz2值次之，階段3界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)宏(hong)(hong)觀(guan)平(ping)均換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)hz3值最(zui)小(xiao)，這(zhe)與實際凝固(gu)過程中界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)逐漸(jian)減小(xiao)的規律相(xiang)互印證。同時(shi)，在鑄(zhu)(zhu)錠(ding)自身重(zhong)力的作用(yong)下，在鑄(zhu)(zhu)錠(ding)底部位置(zhi)，界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)半(ban)完(wan)全(quan)接(jie)觸(chu)(chu)狀態始(shi)終貫穿(chuan)整(zheng)個凝固(gu)過程，這(zhe)與鑄(zhu)(zhu)錠(ding)頂端(duan)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)(chu)完(wan)全(quan)消失有(you)所(suo)不同，如圖2-84(d)所(suo)示。
凝固壓(ya)力(li)在氣隙的(de)形成過程(cheng)中(zhong)扮演(yan)了十分重要的(de)角色(se)。研(yan)究表明，增加凝固壓(ya)力(li)（兆(zhao)帕級(ji)）具(ju)有(you)明顯的(de)強化冷卻(que)效果，但在界面熱量傳(chuan)輸(shu)變(bian)化的(de)三個階(jie)段，加壓(ya)強化冷卻(que)的(de)程(cheng)度大有(you)不同。
階段1:當(dang)壓力(li)(li)在幾兆帕(pa)下變化時，由(you)于物(wu)性(xing)參數(shu)（如強度(du)、密度(du)和(he)導(dao)熱系數(shu)等）的(de)變化量可以忽略不計(ji)，壓力(li)(li)對鑄錠(ding)和(he)鑄型界(jie)面完全接觸(chu)狀態影(ying)響較小，根據(ju)式（2-166)可知，壓力(li)(li)對界(jie)面宏觀平(ping)均(jun)換熱系數(shu)的(de)影(ying)響可以忽略不計(ji)，因此增加壓力(li)(li)對階段1的(de)界(jie)面換熱影(ying)響很小。
階段(duan)2:在此階段(duan)，鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型界面非完全(quan)接觸狀(zhuang)態(tai)主(zhu)要由凝固收縮控制。
隨著(zhu)壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)增加，半(ban)固(gu)態(tai)殼抵(di)抗變形(xing)(xing)所需臨界(jie)強度增大，因而加壓(ya)(ya)能夠抑(yi)制界(jie)面(mian)(mian)非完全接觸(chu)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)，有(you)助于(yu)將界(jie)面(mian)(mian)在整個凝固(gu)過程(cheng)中實(shi)現保持固(gu)固(gu)接觸(chu)的(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)。例如，隨著(zhu)壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)增加，H13表面(mian)(mian)上的(de)(de)坑變得淺平，且(qie)數量逐漸(jian)減(jian)少，意味著(zhu)鑄錠(ding)表面(mian)(mian)越(yue)來越(yue)光滑，粗糙度減(jian)小(xiao)，鑄錠(ding)鑄型界(jie)面(mian)(mian)處的(de)(de)固(gu)固(gu)接觸(chu)面(mian)(mian)積增大。根據(ju)式（2-168)可(ke)知，界(jie)面(mian)(mian)宏觀平均(jun)傳熱(re)系數與壓(ya)(ya)力(li)趨(qu)于(yu)正(zheng)比關系，加壓(ya)(ya)能夠顯著(zhu)提升此(ci)階段(duan)界(jie)面(mian)(mian)宏觀平均(jun)換熱(re)系數。因此(ci)，增加壓(ya)(ya)力(li)能夠強化(hua)鑄錠(ding)鑄型間界(jie)面(mian)(mian)固(gu)固(gu)接觸(chu)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，抑(yi)制由(you)凝固(gu)收縮導致界(jie)面(mian)(mian)氣隙(xi)的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)，加快鑄錠(ding)鑄型界(jie)面(mian)(mian)傳遞，強化(hua)冷卻效果明顯。
階段(duan)3:界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙的(de)長大(da)主要受控于固態收縮。隨著界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸的(de)變大(da)，外界(jie)逐(zhu)步與界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙連通(tong)，在壓(ya)力(li)的(de)作用下(xia)，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)逐(zhu)漸(jian)進入界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙內，進而導致界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙與外界(jie)之間的(de)壓(ya)差趨于零，壓(ya)力(li)對(dui)界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙的(de)影響逐(zhu)漸(jian)消失。此階段(duan)，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)換(huan)熱(re)與輻(fu)射換(huan)熱(re)為(wei)界(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)的(de)主要方式(shi)。其中氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)（hc,g)主要由(you)氣(qi)(qi)(qi)隙內氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)系(xi)數(shu)（kgap)和界(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸（wgap)決定，作為(wei)計算(suan)(suan)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)的(de)重要參數(shu)，在給定壓(ya)力(li)下(xia)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導熱(re)系(xi)數(shu)（kgap)可由(you)下(xia)列公(gong)式(shi)進行計算(suan)(suan)：
綜上所(suo)述(shu)，在通過氣體維持壓(ya)(ya)力(li)的(de)加壓(ya)(ya)條件(jian)下，壓(ya)(ya)力(li)對界面換熱(re)(re)系數的(de)影響主要集中(zhong)在界面氣隙形(xing)成的(de)第二階段(duan)，即在鑄(zhu)錠殼凝固收縮階段(duan)加壓(ya)(ya)通過增大鑄(zhu)錠殼抵抗變形(xing)所(suo)需臨(lin)界強(qiang)度從(cong)而改(gai)善界面換熱(re)(re)，起到強(qiang)化冷卻的(de)作用。
以(yi)(yi)(yi)H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa壓(ya)力(li)下凝固為例，其凝固壓(ya)力(li)通過充入氬氣(qi)獲得。為了(le)分(fen)析(xi)加壓(ya)對界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙尺(chi)寸(cun)和(he)(he)(he)換熱(re)(re)方式的(de)影響(xiang)規律，采用埋設(she)熱(re)(re)電偶以(yi)(yi)(yi)及(ji)位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)實驗(yan)，同時(shi)測(ce)量(liang)凝固過程(cheng)中(zhong)(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)溫(wen)度變(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)(xian)以(yi)(yi)(yi)及(ji)其位(wei)(wei)(wei)移(yi)變(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)(xian)，其中(zhong)(zhong)，1#和(he)(he)(he)2#熱(re)(re)電偶分(fen)別測(ce)量(liang)離(li)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)面(mian)(mian)10mm和(he)(he)(he)15mm位(wei)(wei)(wei)置(zhi)處鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)溫(wen)度變(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)(xian)；3#和(he)(he)(he)4#熱(re)(re)電偶分(fen)別測(ce)量(liang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)內(nei)表(biao)面(mian)(mian)5mm和(he)(he)(he)10mm位(wei)(wei)(wei)置(zhi)處鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)的(de)溫(wen)度變(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)(xian)；位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)LVDT1和(he)(he)(he)LVDT2的(de)探頭位(wei)(wei)(wei)置(zhi)離(li)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)內(nei)表(biao)面(mian)(mian)徑(jing)向距離(li)均(jun)為5mm,分(fen)別插入鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)中(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)凝固過程(cheng)中(zhong)(zhong)其位(wei)(wei)(wei)移(yi)變(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)(xian)。測(ce)量(liang)溫(wen)度和(he)(he)(he)位(wei)(wei)(wei)移(yi)變(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)(xian)的(de)裝置(zhi)如(ru)圖(tu)2-85所示。
溫(wen)度(du)測(ce)量曲線(xian)(xian)如圖2-86所示，對于(yu)鑄(zhu)錠溫(wen)度(du)測(ce)量曲線(xian)(xian)，存在“陡升”和“振蕩”區域，這主要(yao)由熱電偶預熱和澆注引(yin)起鋼(gang)液湍流分別造(zao)成(cheng)。隨著凝固過程的進(jin)行，鑄(zhu)型溫(wen)度(du)升高，鑄(zhu)錠溫(wen)度(du)不斷降(jiang)低。
因鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)幾乎難以通過(guo)(guo)實驗進(jin)行準確測(ce)量(liang)，因而(er)可通過(guo)(guo)數值計(ji)(ji)算的(de)方式獲得，即以測(ce)量(liang)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)溫(wen)(wen)度(du)(du)變(bian)化曲線作為(wei)輸入量(liang)，采用Beck 非(fei)線性(xing)求解法，計(ji)(ji)算鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)（Twm),由于鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)非(fei)鏡面(mian)(mian)(mian)，有一定粗(cu)糙度(du)(du)，因而(er)計(ji)(ji)算所得鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)（Tw,m)均為(wei)宏觀平(ping)均表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)，計(ji)(ji)算結果如圖2-87所示(shi)。當壓(ya)(ya)力一定時，在鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)界(jie)面(mian)(mian)(mian)換熱(re)以及(ji)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)散熱(re)的(de)影響下，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)（Tw,i)在整個凝固過(guo)(guo)程(cheng)中持(chi)續降(jiang)(jiang)低(di)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先增加而(er)后逐漸(jian)降(jiang)(jiang)低(di)。隨著(zhu)壓(ya)(ya)力從0.1MPa增加至2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)降(jiang)(jiang)溫(wen)(wen)速(su)率和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)升溫(wen)(wen)速(su)率明顯(xian)加快，表(biao)(biao)明加壓(ya)(ya)對鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)界(jie)面(mian)(mian)(mian)間(jian)換熱(re)速(su)率影響顯(xian)著(zhu)。
當壓(ya)力(li)一(yi)定時(shi)，界面(mian)氣(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)隨(sui)時(shi)間的(de)變化(hua)(hua)(hua)關(guan)系可(ke)通(tong)過凝固過程中(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)位(wei)移(yi)變化(hua)(hua)(hua)曲(qu)(qu)線獲得(de)。基于位(wei)移(yi)傳感(gan)器(qi)的(de)位(wei)移(yi)測量(liang)結果(guo)，所(suo)(suo)(suo)得(de)界面(mian)氣(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)隨(sui)時(shi)間的(de)變化(hua)(hua)(hua)關(guan)系如圖2-88(a)所(suo)(suo)(suo)示，在0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)(he)2MPa下(xia)，界面(mian)氣(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)隨(sui)時(shi)間變化(hua)(hua)(hua)規(gui)律基本相(xiang)似。以(yi)(yi)2MPa為(wei)例，在凝固初期，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)、鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)和(he)(he)(he)(he)位(wei)移(yi)傳感(gan)器(qi)之(zhi)間存在巨大溫(wen)差(cha)(cha)，使得(de)位(wei)移(yi)傳感(gan)器(qi)附近(jin)的(de)鋼液(ye)迅速凝固，以(yi)(yi)至于無法測量(liang)階段(duan)2 中(zhong)凝固收縮(suo)導致的(de)氣(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)；同時(shi)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)初期溫(wen)差(cha)(cha)巨大，加(jia)速了鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)升溫(wen)膨(peng)脹和(he)(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)冷卻收縮(suo)，因(yin)而在界面(mian)氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)隨(sui)時(shi)間變化(hua)(hua)(hua)曲(qu)(qu)線前段(duan)不存氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)緩慢增(zeng)(zeng)長部分(fen)，取而代之(zhi)的(de)是氣(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)隨(sui)時(shi)間的(de)陡升，而且氣(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)(du)的(de)陡升很(hen)大程度(du)(du)(du)由鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)固態收縮(suo)所(suo)(suo)(suo)致。因(yin)此，位(wei)移(yi)傳感(gan)器(qi)所(suo)(suo)(suo)測氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)僅(jin)包含了固態收縮(suo)導致氣(qi)隙(xi)形成(cheng)部分(fen)，無因(yin)凝固收縮(suo)形成(cheng)氣(qi)隙(xi)部分(fen)。在低壓(ya)下(xia)，增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)對鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)和(he)(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)的(de)密(mi)度(du)(du)(du)影響很(hen)小(xiao)(xiao)，幾乎可(ke)以(yi)(yi)忽略(lve)不計，所(suo)(suo)(suo)以(yi)(yi)增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)對鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)固態收縮(suo)導致氣(qi)隙(xi)的(de)尺(chi)寸(cun)影響非(fei)常小(xiao)(xiao)，所(suo)(suo)(suo)以(yi)(yi)在0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)(he)2MPa下(xia)，界面(mian)氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)傳感(gan)器(qi)量(liang)的(de)最大值(zhi)幾乎相(xiang)同，約為(wei)1.27mm。
根(gen)據氬(ya)氣(qi)(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)隨壓(ya)力(li)的(de)變(bian)(bian)化(hua)情況(kuang)［圖(tu)2-89(a)]、凝(ning)(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)測量曲(qu)線和(he)(he)鑄錠外表面(mian)(mian)(mian)(mian)以及鑄型內表溫度的(de)變(bian)(bian)化(hua)曲(qu)線，利用式（2-171)和(he)(he)式（2-172)可獲得氣(qi)(qi)隙(xi)形(xing)成(cheng)階(jie)段3中(zhong)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)體導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)hc,g和(he)(he)輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)hr,以及換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)方式比(bi)(bi)例(li)關系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)，結果如圖(tu)2-89(b)所示。輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)不受(shou)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸的(de)影(ying)響，在整(zheng)個凝(ning)(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)，基本(ben)(ben)保持(chi)不變(bian)(bian)；相(xiang)比(bi)(bi)之(zhi)下(xia)(xia)，氣(qi)(qi)體導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)主要由氣(qi)(qi)體導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)和(he)(he)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸共同決定，與(yu)氣(qi)(qi)體導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)成(cheng)正(zheng)比(bi)(bi)，與(yu)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸成(cheng)反(fan)比(bi)(bi)，因而在凝(ning)(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)氣(qi)(qi)體導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)變(bian)(bian)化(hua)規律(lv)與(yu)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸的(de)變(bian)(bian)化(hua)過(guo)(guo)程截然(ran)相(xiang)反(fan)，呈現先迅速(su)減小，然(ran)后(hou)趨于定值。在各個壓(ya)力(li)條件下(xia)(xia)，隨著(zhu)凝(ning)(ning)固的(de)進行，界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)總(zong)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)（hc,g+h,)迅速(su)減小，然(ran)后(hou)趨于穩定，其(qi)中(zhong)輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)h1在總(zong)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)中(zhong)的(de)占(zhan)比(bi)(bi)為60%~80%[120],且在凝(ning)(ning)固中(zhong)后(hou)期，0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓(ya)力(li)下(xia)(xia)，總(zong)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)基本(ben)(ben)相(xiang)等。由此(ci)可知，低壓(ya)下(xia)(xia)，加壓(ya)對由固態收縮形(xing)成(cheng)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)尺(chi)寸影(ying)響幾(ji)乎(hu)可以忽略(lve)不計。
根據以(yi)上討論(lun)可(ke)知，凝(ning)(ning)固結束后，界(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)主要(yao)通(tong)過(guo)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)和(he)輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)兩種(zhong)方(fang)式進(jin)行(xing)，因加壓(ya)(ya)對(dui)輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)很小，那么(me)加壓(ya)(ya)主要(yao)通(tong)過(guo)改變界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)(shu)，從(cong)而起到(dao)強化冷卻的(de)效果。同(tong)時(shi)，界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)(shu)主要(yao)由(you)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)(shu)和(he)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)尺(chi)(chi)寸(cun)決定(ding)，因壓(ya)(ya)力(li)(li)從(cong)0.1MPa增加至2MPa,氬氣(qi)(qi)(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)(shu)變化很小，進(jin)一(yi)步可(ke)知壓(ya)(ya)力(li)(li)主要(yao)通(tong)過(guo)改變界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)宏觀平均尺(chi)(chi)寸(cun)影(ying)(ying)響(xiang)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)(shu)，進(jin)而改變界(jie)面(mian)(mian)總換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)(shu)。此(ci)外(wai)，壓(ya)(ya)力(li)(li)對(dui)固態收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)(dao)致(zhi)的(de)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)(chi)寸(cun)影(ying)(ying)響(xiang)幾乎可(ke)以(yi)忽略不計(ji)，那么(me)壓(ya)(ya)力(li)(li)主要(yao)通(tong)過(guo)改變由(you)凝(ning)(ning)固收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)(dao)致(zhi)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)的(de)尺(chi)(chi)寸(cun)，從(cong)而影(ying)(ying)響(xiang)界(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)。為了(le)評估壓(ya)(ya)力(li)(li)對(dui)凝(ning)(ning)固收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)(dao)致(zhi)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)形(xing)成的(de)影(ying)(ying)響(xiang)，利用界(jie)面(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)(shu)對(dui)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)宏觀平均尺(chi)(chi)寸(cun)（wm)進(jin)行(xing)計(ji)算，計(ji)算公式如下：
式中(zhong)，hz3為宏觀(guan)界面換熱(re)系數，通過(guo)將測溫數據作為輸入量，利用Beck 非線性求解法獲得，計(ji)算流(liu)程如(ru)圖(tu)2-78所示。在(zai)整個(ge)凝固(gu)(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)，界面氣隙(xi)宏觀(guan)平(ping)均尺(chi)寸(cun)（wm)明(ming)(ming)顯小于因固(gu)(gu)(gu)態(tai)收縮導(dao)致的(de)界面氣隙(xi)尺(chi)寸(cun)（wgap),同時，兩者差值（wgap-wm)隨著(zhu)壓(ya)(ya)力的(de)增(zeng)(zeng)加而(er)增(zeng)(zeng)大（圖(tu)2-90).這表明(ming)(ming)在(zai)鑄(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)型(xing)間(jian)存在(zai)一(yi)定的(de)固(gu)(gu)(gu)－固(gu)(gu)(gu)接觸區或微間(jian)隙(xi)區。這些區域的(de)面積隨著(zhu)壓(ya)(ya)力的(de)增(zeng)(zeng)大而(er)增(zeng)(zeng)大，從而(er)導(dao)致傳(chuan)導(dao)換熱(re)的(de)增(zeng)(zeng)加，這與(yu)鑄(zhu)(zhu)錠表面粗(cu)糙(cao)度的(de)實驗結果符合，也進一(yi)步說明(ming)(ming)了加壓(ya)(ya)對界面氣隙(xi)尺(chi)寸(cun)的(de)影響(xiang)主要集中(zhong)在(zai)凝固(gu)(gu)(gu)收縮階段(duan)。
因(yin)此(ci)，加(jia)(jia)壓主要通過抑制由凝(ning)固(gu)收縮(suo)導致的(de)氣(qi)隙(xi)形成(cheng)，增大固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)或微(wei)氣(qi)隙(xi)的(de)界面(mian)(mian)面(mian)(mian)積(ji)，強化(hua)鑄錠(ding)和鑄型界面(mian)(mian)完全接(jie)觸(chu)狀態(tai)，從而增加(jia)(jia)界面(mian)(mian)氣(qi)體導熱換熱系(xi)數；此(ci)外，加(jia)(jia)壓下，界面(mian)(mian)換熱系(xi)數的(de)增加(jia)(jia)，加(jia)(jia)快了鑄錠(ding)固(gu)態(tai)收縮(suo)，導致凝(ning)固(gu)初期由固(gu)態(tai)收縮(suo)引起的(de)氣(qi)隙(xi)的(de)尺寸快速(su)增大。
