受(shou)鑄(zhu)錠(ding)凝固收(shou)縮和鑄(zhu)型(xing)受(shou)熱(re)膨(peng)脹的(de)(de)影響，鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型(xing)接觸隨之(zhi)發生變化，即形(xing)成氣隙，如下(xia)圖所示(shi)。當鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型(xing)間(jian)氣隙形(xing)成以后，鑄(zhu)錠(ding)向鑄(zhu)型(xing)的(de)(de)傳熱(re)方(fang)式不只是簡單的(de)(de)傳導(dao)傳熱(re)，同時存(cun)在小區域的(de)(de)氣體導(dao)熱(re)和輻射傳熱(re)，導(dao)致鑄(zhu)錠(ding)－鑄(zhu)型(xing)界面熱(re)阻（1/hz)發生非線性變化。界面熱(re)量傳輸(shu)可(ke)分為如下(xia)三(san)個(ge)階段。
階段1: 在(zai)(zai)凝固(gu)初期，當表(biao)面(mian)溫(wen)度略低于鑄(zhu)錠(ding)(ding)液相線(xian)溫(wen)度時(shi)，在(zai)(zai)鑄(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)面(mian)會形成一定厚度的(de)半(ban)固(gu)態(tai)(tai)殼；此時(shi)，在(zai)(zai)液體靜壓(ya)(ya)力(li)和(he)(he)外界壓(ya)(ya)力(li)（如凝固(gu)壓(ya)(ya)力(li)和(he)(he)大氣壓(ya)(ya)等）的(de)作(zuo)用下，鑄(zhu)錠(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)型界面(mian)處于完全接(jie)(jie)觸狀態(tai)(tai)，如圖2-84(a)所示(shi)，因(yin)而界面(mian)的(de)固(gu)固(gu)接(jie)(jie)觸熱(re)(re)量傳(chuan)輸方式在(zai)(zai)界面(mian)傳(chuan)熱(re)(re)過程中(zhong)起主導作(zuo)用, 此界面(mian)宏(hong)觀平均換熱(re)(re)系數(shu)hz1可(ke)表(biao)示(shi)為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為(wei)(wei)常量(liang)；Ph為(wei)(wei)液(ye)體靜壓力；Ps為(wei)(wei)外界壓力。
階(jie)段(duan)(duan)(duan)2: 在給定外界壓(ya)力(li)和液體靜壓(ya)力(li)條(tiao)件下，半(ban)固(gu)(gu)態(tai)殼的強度存在一個臨(lin)界值σm;隨著凝固(gu)(gu)過程的進(jin)行，半(ban)固(gu)(gu)態(tai)殼的強度不(bu)斷增大；當強度大于臨(lin)界值時，半(ban)固(gu)(gu)態(tai)殼定型；隨后鑄錠(ding)半(ban)固(gu)(gu)態(tai)殼逐(zhu)漸(jian)與鑄型分(fen)離(li)，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)積逐(zhu)漸(jian)減(jian)小，氣隙在界面某些位置(zhi)形(xing)成且其尺(chi)寸逐(zhu)漸(jian)增大，導致(zhi)鑄錠(ding)和鑄型界面處于半(ban)完(wan)全接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)狀態(tai)，如圖2-84(b)所示。在此階(jie)段(duan)(duan)(duan)，氣隙的尺(chi)寸主(zhu)要(yao)受由(you)液相(xiang)變固(gu)(gu)相(xiang)發生的凝固(gu)(gu)收縮影響。盡管界面還存在部分(fen)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)，但界面熱(re)(re)阻(zu)隨著凝固(gu)(gu)的進(jin)行不(bu)斷增大，由(you)于鑄錠(ding)和鑄型界面接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)方式的變化(hua)，界面熱(re)(re)量傳(chuan)輸(shu)主(zhu)要(yao)由(you)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)傳(chuan)熱(re)(re)、輻射換熱(re)(re)以及氣相(xiang)導熱(re)(re)傳(chuan)熱(re)(re)三分(fen)構成，其中(zhong)，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)傳(chuan)熱(re)(re)仍然占據界面熱(re)(re)量傳(chuan)輸(shu)的主(zhu)導地位。此階(jie)段(duan)(duan)(duan)界面宏觀(guan)平均換熱(re)(re)系(xi)數(shu)hz2可表示為
此外(wai)，隨著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)進行，鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)(mian)上固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)面(mian)(mian)積逐漸減(jian)小(xiao)，因而(er)階段(duan)1界(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)均換熱系(xi)(xi)數(shu)hz1最(zui)大，階段(duan)2界(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)均換熱系(xi)(xi)數(shu)hz2值次之，階段(duan)3界(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)均換熱系(xi)(xi)數(shu)hz3值最(zui)小(xiao)，這與實(shi)際凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中界(jie)面(mian)(mian)換熱系(xi)(xi)數(shu)逐漸減(jian)小(xiao)的(de)(de)規律相(xiang)互印證(zheng)。同(tong)時，在(zai)鑄(zhu)錠自(zi)身重(zhong)力的(de)(de)作用下(xia)，在(zai)鑄(zhu)錠底部位置，界(jie)面(mian)(mian)半完(wan)全(quan)接觸(chu)狀(zhuang)態始終貫穿(chuan)整個凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)，這與鑄(zhu)錠頂端界(jie)面(mian)(mian)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)完(wan)全(quan)消失有所不(bu)同(tong)，如(ru)圖2-84(d)所示。
凝(ning)固壓(ya)(ya)力在氣(qi)隙的形成過程中扮演(yan)了十分重要(yao)的角(jiao)色。研究表明，增加凝(ning)固壓(ya)(ya)力（兆帕級）具(ju)有(you)明顯的強(qiang)化冷(leng)卻效果，但在界面(mian)熱(re)量(liang)傳(chuan)輸變化的三個階(jie)段，加壓(ya)(ya)強(qiang)化冷(leng)卻的程度大有(you)不(bu)同。
階(jie)段(duan)1:當壓(ya)力(li)在幾兆(zhao)帕(pa)下(xia)變(bian)化(hua)時，由于(yu)物(wu)性(xing)參數（如強度(du)、密度(du)和(he)導熱系數等）的變(bian)化(hua)量可以忽略(lve)不(bu)計，壓(ya)力(li)對鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)完(wan)全(quan)接觸狀態(tai)影響(xiang)較小，根據式（2-166)可知，壓(ya)力(li)對界(jie)面(mian)宏觀(guan)平均換熱系數的影響(xiang)可以忽略(lve)不(bu)計，因此增加壓(ya)力(li)對階(jie)段(duan)1的界(jie)面(mian)換熱影響(xiang)很小。
階段2:在此階段，鑄錠(ding)和鑄型界面(mian)非完全接觸(chu)狀態主要由凝固收縮(suo)控制。
隨著(zhu)壓力(li)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，半固(gu)態殼抵抗變形所需臨界(jie)強度增(zeng)(zeng)(zeng)大，因而加(jia)(jia)壓能(neng)(neng)夠抑(yi)(yi)制界(jie)面非(fei)完全接觸狀(zhuang)態的(de)形成(cheng)，有助于將(jiang)界(jie)面在整(zheng)個(ge)凝固(gu)過(guo)程中實現保持固(gu)固(gu)接觸的(de)狀(zhuang)態。例如，隨著(zhu)壓力(li)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，H13表面上(shang)的(de)坑(keng)變得淺(qian)平(ping)，且(qie)數(shu)(shu)量(liang)逐漸減(jian)少，意味著(zhu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)表面越來越光滑，粗糙度減(jian)小，鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)面處(chu)的(de)固(gu)固(gu)接觸面積增(zeng)(zeng)(zeng)大。根(gen)據(ju)式（2-168)可知，界(jie)面宏觀平(ping)均傳(chuan)熱系(xi)數(shu)(shu)與(yu)壓力(li)趨(qu)于正比關系(xi)，加(jia)(jia)壓能(neng)(neng)夠顯著(zhu)提(ti)升此階段界(jie)面宏觀平(ping)均換熱系(xi)數(shu)(shu)。因此，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)壓力(li)能(neng)(neng)夠強化鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)間界(jie)面固(gu)固(gu)接觸狀(zhuang)態，抑(yi)(yi)制由凝固(gu)收縮導致界(jie)面氣隙的(de)形成(cheng)，加(jia)(jia)快鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)面傳(chuan)遞，強化冷卻效果明顯。
階(jie)段(duan)3:界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)的長(chang)大主(zhu)要受控于固態收縮。隨(sui)著界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)寸的變(bian)大，外界(jie)逐(zhu)步與界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)連通，在壓力(li)的作用(yong)下(xia)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)逐(zhu)漸(jian)進入界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)內，進而導(dao)(dao)致界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)與外界(jie)之間的壓差趨于零，壓力(li)對界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)的影(ying)響(xiang)逐(zhu)漸(jian)消失。此階(jie)段(duan)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)與輻射換(huan)熱(re)(re)為界(jie)面(mian)換(huan)熱(re)(re)的主(zhu)要方式。其中氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系數(shu)（hc,g)主(zhu)要由(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)內氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)系數(shu)（kgap)和界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)寸（wgap)決定(ding)，作為計算氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系數(shu)的重要參數(shu)，在給(gei)定(ding)壓力(li)下(xia)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)系數(shu)（kgap)可由(you)下(xia)列公式進行計算：
綜上所(suo)述，在(zai)通過氣體維持壓(ya)力的(de)加(jia)壓(ya)條件下(xia)，壓(ya)力對界面(mian)換熱系數的(de)影響主(zhu)要集中在(zai)界面(mian)氣隙(xi)形成的(de)第二(er)階(jie)段(duan)，即在(zai)鑄錠殼凝固收縮(suo)階(jie)段(duan)加(jia)壓(ya)通過增(zeng)大(da)鑄錠殼抵抗變形所(suo)需臨界強度從而改善界面(mian)換熱，起(qi)到強化(hua)冷卻(que)的(de)作用。
以H13在0.1MPa、1MPa和2MPa壓(ya)力下凝固(gu)為(wei)例(li)，其(qi)凝固(gu)壓(ya)力通過(guo)充入(ru)氬氣獲得。為(wei)了分析加壓(ya)對(dui)界(jie)面(mian)氣隙尺(chi)寸和換熱方式的(de)(de)影響規(gui)律，采用(yong)埋設熱電偶(ou)(ou)以及位(wei)移(yi)(yi)傳感器實驗，同時測量凝固(gu)過(guo)程中(zhong)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)曲線(xian)以及其(qi)位(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)曲線(xian)，其(qi)中(zhong)，1#和2#熱電偶(ou)(ou)分別(bie)測量離鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外表面(mian)10mm和15mm位(wei)置處鑄(zhu)(zhu)錠(ding)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)曲線(xian)；3#和4#熱電偶(ou)(ou)分別(bie)測量鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表面(mian)5mm和10mm位(wei)置處鑄(zhu)(zhu)型(xing)的(de)(de)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)曲線(xian)；位(wei)移(yi)(yi)傳感器LVDT1和LVDT2的(de)(de)探頭位(wei)置離鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表面(mian)徑向距離均為(wei)5mm,分別(bie)插入(ru)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)型(xing)中(zhong)測量凝固(gu)過(guo)程中(zhong)其(qi)位(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)曲線(xian)。測量溫(wen)度(du)和位(wei)移(yi)(yi)變(bian)化(hua)曲線(xian)的(de)(de)裝(zhuang)置如圖2-85所示。
溫(wen)度(du)(du)測(ce)量(liang)曲(qu)(qu)線如圖2-86所(suo)示(shi)，對于鑄錠(ding)溫(wen)度(du)(du)測(ce)量(liang)曲(qu)(qu)線，存在“陡升”和“振(zhen)蕩”區域，這主要由(you)熱(re)電偶(ou)預熱(re)和澆注引起(qi)鋼液(ye)湍流分別造(zao)成。隨著凝固過程(cheng)的進行，鑄型溫(wen)度(du)(du)升高，鑄錠(ding)溫(wen)度(du)(du)不斷(duan)降低。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)幾乎難以(yi)通(tong)過實驗進行準確測量(liang)，因(yin)而(er)可通(tong)過數值計算(suan)的方式獲得，即(ji)以(yi)測量(liang)的鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)變化曲線(xian)作為輸入量(liang)，采用Beck 非(fei)線(xian)性(xing)求解法，計算(suan)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(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)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)非(fei)鏡面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)，有一定粗(cu)糙度(du)(du)(du)，因(yin)而(er)計算(suan)所(suo)得鑄(zhu)(zhu)型(xing)內表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)（Tw,m)均為宏觀平均表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，計算(suan)結果如圖2-87所(suo)示(shi)。當(dang)壓力(li)一定時，在(zai)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)換(huan)熱(re)以(yi)及(ji)鑄(zhu)(zhu)型(xing)外(wai)(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)散(san)熱(re)的影響下，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)（Tw,i)在(zai)整個(ge)凝(ning)固過程中持續(xu)降(jiang)低，鑄(zhu)(zhu)型(xing)內表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先(xian)增加(jia)而(er)后逐(zhu)漸降(jiang)低。隨著壓力(li)從0.1MPa增加(jia)至2MPa,鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)降(jiang)溫(wen)(wen)速(su)率(lv)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)升溫(wen)(wen)速(su)率(lv)明顯加(jia)快，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)明加(jia)壓對鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)間換(huan)熱(re)速(su)率(lv)影響顯著。
當壓力一定(ding)時(shi)(shi)，界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)變化(hua)(hua)關系可通(tong)過(guo)凝固(gu)過(guo)程中鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)型位(wei)(wei)(wei)移(yi)變化(hua)(hua)曲(qu)線獲得。基(ji)于位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)位(wei)(wei)(wei)移(yi)測量(liang)結果，所(suo)得界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)變化(hua)(hua)關系如圖2-88(a)所(suo)示，在(zai)0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)，界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間變化(hua)(hua)規律基(ji)本相似(si)。以(yi)(yi)2MPa為(wei)例，在(zai)凝固(gu)初期，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)、鑄(zhu)(zhu)型和位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)之間存在(zai)巨(ju)大(da)溫差(cha)，使得位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)附近的(de)鋼液迅速凝固(gu)，以(yi)(yi)至(zhi)于無(wu)法測量(liang)階段(duan)(duan)2 中凝固(gu)收縮(suo)導致(zhi)(zhi)的(de)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)；同(tong)時(shi)(shi)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)型初期溫差(cha)巨(ju)大(da)，加(jia)速了鑄(zhu)(zhu)型升(sheng)溫膨脹(zhang)和鑄(zhu)(zhu)錠(ding)冷卻收縮(suo)，因而在(zai)界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)隨(sui)時(shi)(shi)間變化(hua)(hua)曲(qu)線前段(duan)(duan)不(bu)存氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)緩慢增(zeng)長部(bu)分，取而代之的(de)是氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)陡升(sheng)，而且氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)的(de)陡升(sheng)很(hen)(hen)大(da)程度(du)由鑄(zhu)(zhu)錠(ding)固(gu)態收縮(suo)所(suo)致(zhi)(zhi)。因此，位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)所(suo)測氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)僅包含(han)了固(gu)態收縮(suo)導致(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)形成(cheng)部(bu)分，無(wu)因凝固(gu)收縮(suo)形成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)部(bu)分。在(zai)低壓下(xia)，增(zeng)加(jia)壓力對鑄(zhu)(zhu)型和鑄(zhu)(zhu)錠(ding)的(de)密度(du)影響很(hen)(hen)小，幾(ji)乎可以(yi)(yi)忽略不(bu)計，所(suo)以(yi)(yi)增(zeng)加(jia)壓力對鑄(zhu)(zhu)型固(gu)態收縮(suo)導致(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)尺(chi)寸(cun)(cun)影響非常小，所(suo)以(yi)(yi)在(zai)0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)，界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)量(liang)的(de)最大(da)值幾(ji)乎相同(tong)，約為(wei)1.27mm。
根據氬氣(qi)(qi)(qi)導(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)隨壓(ya)力的變化情(qing)況［圖2-89(a)]、凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙測量曲線和鑄(zhu)錠外表(biao)面(mian)以(yi)及鑄(zhu)型(xing)內表(biao)溫度的變化曲線，利(li)用(yong)式（2-171)和式（2-172)可獲(huo)得氣(qi)(qi)(qi)隙形(xing)成階段3中(zhong)界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)hc,g和輻射(she)(she)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)hr,以(yi)及換(huan)熱(re)(re)(re)方(fang)式比(bi)(bi)例關(guan)系(xi)(xi)，結果(guo)如圖2-89(b)所(suo)示(shi)。輻射(she)(she)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)不受界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)的影響，在(zai)整個凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)，基(ji)本保(bao)持不變；相(xiang)比(bi)(bi)之(zhi)下(xia)，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)主要由氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)和面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)共同決定，與氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)成正(zheng)比(bi)(bi)，與界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)成反(fan)比(bi)(bi)，因而在(zai)凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)變化規律與界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)的變化過(guo)(guo)程截然相(xiang)反(fan)，呈現先迅(xun)速(su)(su)減(jian)小，然后趨(qu)于定值。在(zai)各個壓(ya)力條件下(xia)，隨著凝(ning)(ning)固(gu)的進行，界(jie)面(mian)總(zong)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)（hc,g+h,)迅(xun)速(su)(su)減(jian)小，然后趨(qu)于穩定，其中(zhong)輻射(she)(she)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)h1在(zai)總(zong)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)中(zhong)的占比(bi)(bi)為60%~80%[120],且在(zai)凝(ning)(ning)固(gu)中(zhong)后期，0.1MPa、1MPa和2MPa壓(ya)力下(xia)，總(zong)界(jie)面(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)基(ji)本相(xiang)等。由此可知，低(di)壓(ya)下(xia)，加(jia)壓(ya)對由固(gu)態收縮(suo)形(xing)成界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙的尺(chi)寸(cun)影響幾乎可以(yi)忽(hu)略不計。
根據以上討論可知，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)結束后，界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)換熱(re)(re)(re)(re)主(zhu)要(yao)通過(guo)(guo)(guo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)和輻射換熱(re)(re)(re)(re)兩種(zhong)方式(shi)進(jin)行，因加壓對(dui)輻射換熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)很(hen)小，那(nei)么加壓主(zhu)要(yao)通過(guo)(guo)(guo)改變(bian)(bian)(bian)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)，從(cong)而(er)起(qi)到強化(hua)(hua)冷卻的(de)(de)效果。同時，界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)主(zhu)要(yao)由氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)和界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)尺(chi)寸(cun)(cun)決定，因壓力從(cong)0.1MPa增加至(zhi)2MPa,氬氣(qi)(qi)(qi)(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)很(hen)小，進(jin)一步可知壓力主(zhu)要(yao)通過(guo)(guo)(guo)改變(bian)(bian)(bian)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)宏(hong)觀平均尺(chi)寸(cun)(cun)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)，進(jin)而(er)改變(bian)(bian)(bian)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)總(zong)換熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)。此外，壓力對(dui)固(gu)(gu)態收縮導(dao)(dao)致(zhi)的(de)(de)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)幾乎可以忽(hu)略(lve)不計，那(nei)么壓力主(zhu)要(yao)通過(guo)(guo)(guo)改變(bian)(bian)(bian)由凝(ning)(ning)固(gu)(gu)收縮導(dao)(dao)致(zhi)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)(de)尺(chi)寸(cun)(cun)，從(cong)而(er)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)換熱(re)(re)(re)(re)。為了(le)評估壓力對(dui)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)收縮導(dao)(dao)致(zhi)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)形成的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)，利用(yong)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)換熱(re)(re)(re)(re)系數(shu)(shu)(shu)對(dui)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)宏(hong)觀平均尺(chi)寸(cun)(cun)（wm)進(jin)行計算(suan)，計算(suan)公式(shi)如下：
式中，hz3為宏觀界面換熱系(xi)數(shu)，通過將測溫數(shu)據作(zuo)為輸(shu)入量(liang)，利用Beck 非線(xian)性求解法(fa)獲(huo)得，計(ji)算流程如(ru)圖2-78所示。在整個(ge)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中，界面氣(qi)(qi)隙(xi)宏觀平均尺寸（wm)明(ming)顯小于因固(gu)(gu)(gu)態收縮(suo)導(dao)致的(de)界面氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸（wgap),同(tong)時，兩者差值（wgap-wm)隨(sui)著壓力(li)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)大(da)（圖2-90).這(zhe)(zhe)表(biao)明(ming)在鑄(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)型間存在一定的(de)固(gu)(gu)(gu)－固(gu)(gu)(gu)接觸區(qu)(qu)或微間隙(xi)區(qu)(qu)。這(zhe)(zhe)些區(qu)(qu)域的(de)面積隨(sui)著壓力(li)的(de)增(zeng)大(da)而(er)增(zeng)大(da)，從(cong)而(er)導(dao)致傳導(dao)換熱的(de)增(zeng)加(jia)，這(zhe)(zhe)與鑄(zhu)(zhu)錠表(biao)面粗糙度的(de)實驗結果符合，也進一步說明(ming)了加(jia)壓對界面氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸的(de)影響主要(yao)集中在凝(ning)固(gu)(gu)(gu)收縮(suo)階段。
因此，加(jia)(jia)(jia)壓主要通過抑制由凝(ning)固(gu)(gu)(gu)收(shou)縮導(dao)致(zhi)的(de)氣(qi)隙(xi)形成，增(zeng)(zeng)大固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸(chu)或微氣(qi)隙(xi)的(de)界(jie)面面積，強(qiang)化鑄錠(ding)和鑄型界(jie)面完全接觸(chu)狀態，從而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)界(jie)面氣(qi)體導(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系數；此外，加(jia)(jia)(jia)壓下，界(jie)面換(huan)熱(re)系數的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，加(jia)(jia)(jia)快了鑄錠(ding)固(gu)(gu)(gu)態收(shou)縮，導(dao)致(zhi)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)初期由固(gu)(gu)(gu)態收(shou)縮引(yin)起的(de)氣(qi)隙(xi)的(de)尺(chi)寸快速增(zeng)(zeng)大。
