受鑄(zhu)錠(ding)凝固收縮和鑄(zhu)型(xing)(xing)受熱膨脹的影(ying)響，鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型(xing)(xing)接觸隨之發生變化，即形成氣隙，如下圖所示。當鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型(xing)(xing)間氣隙形成以后，鑄(zhu)錠(ding)向鑄(zhu)型(xing)(xing)的傳熱方式不只是簡單的傳導傳熱，同時(shi)存(cun)在(zai)小區域(yu)的氣體導熱和輻射傳熱，導致(zhi)鑄(zhu)錠(ding)－鑄(zhu)型(xing)(xing)界(jie)(jie)面(mian)(mian)熱阻(zu)（1/hz)發生非線性變化。界(jie)(jie)面(mian)(mian)熱量傳輸(shu)可分為如下三個階段(duan)。
階段1: 在(zai)凝固(gu)初期(qi)，當表(biao)面(mian)溫度(du)(du)略低于鑄錠液相線溫度(du)(du)時(shi)，在(zai)鑄錠外表(biao)面(mian)會(hui)形成一定厚度(du)(du)的(de)半固(gu)態殼(ke)；此(ci)(ci)時(shi)，在(zai)液體靜壓力和(he)外界壓力（如(ru)凝固(gu)壓力和(he)大氣壓等）的(de)作用下，鑄錠和(he)鑄型界面(mian)處于完(wan)全(quan)接(jie)觸(chu)狀態，如(ru)圖2-84(a)所示，因而界面(mian)的(de)固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)熱量傳輸方(fang)式在(zai)界面(mian)傳熱過程(cheng)中(zhong)起主導作用, 此(ci)(ci)界面(mian)宏觀平均換熱系數(shu)hz1可(ke)表(biao)示為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為常(chang)量；Ph為液體靜壓力；Ps為外界壓力。
階(jie)段2: 在(zai)給定(ding)外界(jie)(jie)(jie)(jie)壓(ya)力(li)(li)和(he)液(ye)體靜壓(ya)力(li)(li)條件下，半(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼的(de)強度(du)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)臨(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)值σm;隨著凝固(gu)(gu)(gu)過(guo)程的(de)進(jin)行(xing)，半(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼的(de)強度(du)不(bu)斷增(zeng)大(da)(da)；當強度(du)大(da)(da)于(yu)臨(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)值時，半(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼定(ding)型(xing)；隨后鑄(zhu)(zhu)錠半(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼逐漸與鑄(zhu)(zhu)型(xing)分(fen)離(li)，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)積逐漸減(jian)小，氣隙(xi)在(zai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面某些位(wei)置形成且其(qi)尺(chi)(chi)寸逐漸增(zeng)大(da)(da)，導(dao)致鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)(jie)(jie)(jie)面處于(yu)半(ban)完(wan)全(quan)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)狀(zhuang)態(tai)，如圖2-84(b)所示。在(zai)此階(jie)段，氣隙(xi)的(de)尺(chi)(chi)寸主要受由(you)液(ye)相(xiang)(xiang)變固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)發生的(de)凝固(gu)(gu)(gu)收縮影響。盡管界(jie)(jie)(jie)(jie)面還存(cun)在(zai)部分(fen)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)，但(dan)界(jie)(jie)(jie)(jie)面熱(re)(re)阻(zu)隨著凝固(gu)(gu)(gu)的(de)進(jin)行(xing)不(bu)斷增(zeng)大(da)(da)，由(you)于(yu)鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界(jie)(jie)(jie)(jie)面接(jie)(jie)(jie)觸(chu)方式的(de)變化(hua)，界(jie)(jie)(jie)(jie)面熱(re)(re)量傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)主要由(you)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)傳(chuan)(chuan)(chuan)熱(re)(re)、輻射換熱(re)(re)以及氣相(xiang)(xiang)導(dao)熱(re)(re)傳(chuan)(chuan)(chuan)熱(re)(re)三分(fen)構(gou)成，其(qi)中，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)傳(chuan)(chuan)(chuan)熱(re)(re)仍然占據界(jie)(jie)(jie)(jie)面熱(re)(re)量傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)的(de)主導(dao)地(di)位(wei)。此階(jie)段界(jie)(jie)(jie)(jie)面宏觀平均換熱(re)(re)系數hz2可表(biao)示為
此外，隨著凝(ning)(ning)固的(de)(de)進行，鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型(xing)界(jie)面(mian)(mian)上固固接(jie)觸面(mian)(mian)積逐(zhu)漸(jian)減小，因而階段1界(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)均換(huan)熱(re)系數(shu)(shu)(shu)hz1最大，階段2界(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)均換(huan)熱(re)系數(shu)(shu)(shu)hz2值次之(zhi)，階段3界(jie)面(mian)(mian)宏(hong)觀平(ping)均換(huan)熱(re)系數(shu)(shu)(shu)hz3值最小，這與實際凝(ning)(ning)固過(guo)程中界(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱(re)系數(shu)(shu)(shu)逐(zhu)漸(jian)減小的(de)(de)規(gui)律相互(hu)印證。同時，在(zai)鑄(zhu)錠(ding)自身(shen)重力(li)的(de)(de)作用下，在(zai)鑄(zhu)錠(ding)底部位(wei)置，界(jie)面(mian)(mian)半(ban)完(wan)全(quan)接(jie)觸狀(zhuang)態(tai)始終貫穿(chuan)整個凝(ning)(ning)固過(guo)程，這與鑄(zhu)錠(ding)頂端界(jie)面(mian)(mian)固固接(jie)觸完(wan)全(quan)消失有所不同，如圖2-84(d)所示。
凝固壓(ya)力在(zai)(zai)氣隙的(de)(de)形(xing)成(cheng)過程中扮演了十(shi)分重要的(de)(de)角色(se)。研究表明，增加凝固壓(ya)力（兆帕級(ji)）具有明顯的(de)(de)強化(hua)冷卻效果(guo)，但在(zai)(zai)界面熱量傳輸變化(hua)的(de)(de)三(san)個階段，加壓(ya)強化(hua)冷卻的(de)(de)程度大(da)有不同。
階(jie)段(duan)1:當壓(ya)力(li)在幾兆帕下變化時，由于物性參數(shu)（如(ru)強(qiang)度、密度和導熱(re)(re)系數(shu)等）的(de)變化量可以忽略不計(ji)，壓(ya)力(li)對(dui)鑄錠和鑄型界面(mian)(mian)完全接觸狀(zhuang)態影(ying)(ying)(ying)響較小(xiao)，根據式(shi)（2-166)可知(zhi)，壓(ya)力(li)對(dui)界面(mian)(mian)宏(hong)觀平均(jun)換(huan)熱(re)(re)系數(shu)的(de)影(ying)(ying)(ying)響可以忽略不計(ji)，因此增加壓(ya)力(li)對(dui)階(jie)段(duan)1的(de)界面(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響很(hen)小(xiao)。
階段(duan)2:在(zai)此階段(duan)，鑄錠和鑄型界面非完(wan)全接觸狀態主要由凝固收縮控制。
隨著(zhu)(zhu)壓(ya)力(li)的(de)增加(jia)(jia)，半固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼抵抗變形所需(xu)臨界(jie)強(qiang)度增大，因(yin)而加(jia)(jia)壓(ya)能夠(gou)抑(yi)制(zhi)界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)非完全接(jie)觸(chu)(chu)狀(zhuang)態(tai)的(de)形成(cheng)，有助于將界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)在(zai)整(zheng)個凝固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中實現保持固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)的(de)狀(zhuang)態(tai)。例如，隨著(zhu)(zhu)壓(ya)力(li)的(de)增加(jia)(jia)，H13表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)的(de)坑變得淺平，且數(shu)(shu)量逐漸減(jian)少(shao)，意味(wei)著(zhu)(zhu)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)越來越光滑，粗糙度減(jian)小，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)處的(de)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)面(mian)(mian)(mian)(mian)積增大。根據式（2-168)可知，界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀平均傳(chuan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)與壓(ya)力(li)趨(qu)于正比關(guan)系(xi)，加(jia)(jia)壓(ya)能夠(gou)顯著(zhu)(zhu)提升此(ci)階(jie)段界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀平均換熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)。因(yin)此(ci)，增加(jia)(jia)壓(ya)力(li)能夠(gou)強(qiang)化鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)型間界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)觸(chu)(chu)狀(zhuang)態(tai)，抑(yi)制(zhi)由凝固(gu)(gu)(gu)收縮(suo)導(dao)致界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙的(de)形成(cheng)，加(jia)(jia)快(kuai)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)傳(chuan)遞，強(qiang)化冷(leng)卻效果明顯。
階段3:界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)的(de)(de)(de)長大(da)主要(yao)受控于固態收縮。隨(sui)著(zhu)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸的(de)(de)(de)變大(da)，外界(jie)(jie)(jie)逐步與(yu)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)連通，在壓力(li)的(de)(de)(de)作用下，氣(qi)體(ti)(ti)(ti)逐漸進(jin)入界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)內，進(jin)而(er)導(dao)(dao)(dao)致(zhi)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)與(yu)外界(jie)(jie)(jie)之間的(de)(de)(de)壓差趨于零，壓力(li)對(dui)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)的(de)(de)(de)影響(xiang)逐漸消(xiao)失(shi)。此階段，氣(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱換熱與(yu)輻射換熱為界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)換熱的(de)(de)(de)主要(yao)方式。其中(zhong)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱換熱系(xi)數(shu)(shu)（hc,g)主要(yao)由氣(qi)隙(xi)內氣(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱系(xi)數(shu)(shu)（kgap)和界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙(xi)尺(chi)寸（wgap)決定，作為計算氣(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱換熱系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)重要(yao)參數(shu)(shu)，在給定壓力(li)下氣(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱系(xi)數(shu)(shu)（kgap)可由下列公式進(jin)行計算：
綜(zong)上所述，在(zai)通過氣體維(wei)持壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)條件下，壓(ya)(ya)(ya)力(li)對界(jie)面(mian)換熱(re)(re)系數的(de)(de)(de)影響主(zhu)要集(ji)中(zhong)在(zai)界(jie)面(mian)氣隙形成的(de)(de)(de)第二階段，即在(zai)鑄錠殼(ke)凝固收縮階段加(jia)壓(ya)(ya)(ya)通過增大鑄錠殼(ke)抵抗變形所需(xu)臨界(jie)強度從(cong)而(er)改善界(jie)面(mian)換熱(re)(re)，起到強化冷卻的(de)(de)(de)作用。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓(ya)力下凝固(gu)為(wei)例，其(qi)凝固(gu)壓(ya)力通過(guo)充入(ru)氬氣獲得。為(wei)了分(fen)(fen)析加(jia)壓(ya)對(dui)界面氣隙尺寸和(he)(he)換熱(re)方式(shi)的(de)影響規(gui)律，采用埋(mai)設熱(re)電(dian)偶(ou)以及位(wei)(wei)移傳感器實驗，同時測(ce)量(liang)(liang)凝固(gu)過(guo)程(cheng)中鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)以及其(qi)位(wei)(wei)移變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)，其(qi)中，1#和(he)(he)2#熱(re)電(dian)偶(ou)分(fen)(fen)別測(ce)量(liang)(liang)離(li)(li)鑄(zhu)錠外(wai)表面10mm和(he)(he)15mm位(wei)(wei)置(zhi)處(chu)(chu)鑄(zhu)錠溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)；3#和(he)(he)4#熱(re)電(dian)偶(ou)分(fen)(fen)別測(ce)量(liang)(liang)鑄(zhu)型(xing)內表面5mm和(he)(he)10mm位(wei)(wei)置(zhi)處(chu)(chu)鑄(zhu)型(xing)的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)；位(wei)(wei)移傳感器LVDT1和(he)(he)LVDT2的(de)探(tan)頭(tou)位(wei)(wei)置(zhi)離(li)(li)鑄(zhu)型(xing)內表面徑向距離(li)(li)均為(wei)5mm,分(fen)(fen)別插入(ru)鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)中測(ce)量(liang)(liang)凝固(gu)過(guo)程(cheng)中其(qi)位(wei)(wei)移變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)。測(ce)量(liang)(liang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)和(he)(he)位(wei)(wei)移變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線(xian)的(de)裝置(zhi)如圖2-85所(suo)示(shi)。
溫(wen)度測(ce)量曲線如圖2-86所示，對于鑄(zhu)錠(ding)溫(wen)度測(ce)量曲線，存在“陡(dou)升(sheng)”和“振蕩”區(qu)域，這主要由熱電偶預熱和澆注引起鋼液湍(tuan)流分(fen)別造成。隨著凝固過程的進行，鑄(zhu)型溫(wen)度升(sheng)高，鑄(zhu)錠(ding)溫(wen)度不斷降低。
因鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)幾乎(hu)難以通過(guo)實驗進行(xing)準確測量，因而可通過(guo)數(shu)值(zhi)計算的(de)方式獲得(de)，即以測量的(de)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)變化曲線作為輸入量，采用Beck 非線性(xing)求解法，計算鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Twm),由于(yu)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)非鏡面(mian)(mian)(mian)，有一(yi)定粗糙度(du)(du)，因而計算所得(de)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Tw,m)均為宏觀平均表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，計算結(jie)果(guo)如圖2-87所示。當壓力(li)一(yi)定時(shi)，在(zai)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)換熱(re)以及鑄(zhu)(zhu)型(xing)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)散(san)熱(re)的(de)影響(xiang)下，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Tw,i)在(zai)整個凝固過(guo)程中持續降(jiang)低，鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先增加(jia)而后逐漸降(jiang)低。隨著壓力(li)從0.1MPa增加(jia)至2MPa,鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)降(jiang)溫(wen)(wen)(wen)速率和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)速率明顯加(jia)快，表(biao)(biao)明加(jia)壓對鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)間(jian)換熱(re)速率影響(xiang)顯著。
當壓(ya)(ya)力一定時(shi)(shi)，界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)度隨(sui)(sui)時(shi)(shi)間的(de)變化(hua)關(guan)系(xi)可(ke)通過(guo)凝固(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)位(wei)移(yi)變化(hua)曲線(xian)獲得。基于位(wei)移(yi)傳(chuan)感器(qi)的(de)位(wei)移(yi)測量(liang)結果，所(suo)得界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)度隨(sui)(sui)時(shi)(shi)間的(de)變化(hua)關(guan)系(xi)如圖2-88(a)所(suo)示，在0.1MPa、1MPa和(he)2MPa下(xia)，界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)度隨(sui)(sui)時(shi)(shi)間變化(hua)規律基本相似。以(yi)2MPa為例，在凝固(gu)(gu)(gu)初期，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)、鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)和(he)位(wei)移(yi)傳(chuan)感器(qi)之(zhi)間存在巨(ju)(ju)大(da)(da)溫差，使得位(wei)移(yi)傳(chuan)感器(qi)附近(jin)的(de)鋼液(ye)迅速凝固(gu)(gu)(gu)，以(yi)至于無(wu)法(fa)測量(liang)階(jie)段(duan)2 中凝固(gu)(gu)(gu)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)導致(zhi)(zhi)的(de)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)度；同(tong)時(shi)(shi)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)初期溫差巨(ju)(ju)大(da)(da)，加速了鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)升(sheng)(sheng)溫膨脹(zhang)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)冷卻收(shou)(shou)(shou)縮(suo)，因(yin)而(er)在界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺寸隨(sui)(sui)時(shi)(shi)間變化(hua)曲線(xian)前(qian)段(duan)不存氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺寸緩慢(man)增長部分，取而(er)代之(zhi)的(de)是氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)度隨(sui)(sui)時(shi)(shi)間的(de)陡升(sheng)(sheng)，而(er)且氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)寬(kuan)度的(de)陡升(sheng)(sheng)很大(da)(da)程(cheng)度由鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)所(suo)致(zhi)(zhi)。因(yin)此(ci)，位(wei)移(yi)傳(chuan)感器(qi)所(suo)測氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺寸僅包含(han)了固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)導致(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)形成(cheng)部分，無(wu)因(yin)凝固(gu)(gu)(gu)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)形成(cheng)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)部分。在低(di)壓(ya)(ya)下(xia)，增加壓(ya)(ya)力對鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)和(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)的(de)密度影(ying)響很小，幾乎(hu)可(ke)以(yi)忽略(lve)不計，所(suo)以(yi)增加壓(ya)(ya)力對鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)固(gu)(gu)(gu)態(tai)(tai)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)導致(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)的(de)尺寸影(ying)響非(fei)常小，所(suo)以(yi)在0.1MPa、1MPa和(he)2MPa下(xia)，界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)尺寸傳(chuan)感器(qi)量(liang)的(de)最大(da)(da)值幾乎(hu)相同(tong)，約為1.27mm。
根據氬(ya)氣(qi)(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)變(bian)化情況［圖2-89(a)]、凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)界(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)測(ce)量曲(qu)(qu)線(xian)和(he)(he)鑄錠外表面以(yi)及鑄型內表溫度(du)的(de)(de)變(bian)化曲(qu)(qu)線(xian)，利用式（2-171)和(he)(he)式（2-172)可獲得氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)形(xing)成(cheng)(cheng)階段3中(zhong)界(jie)面氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)hc,g和(he)(he)輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)hr,以(yi)及換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)方式比(bi)例(li)關系(xi)(xi)，結果如圖2-89(b)所示(shi)。輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)不(bu)受(shou)界(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺寸(cun)的(de)(de)影響(xiang)，在(zai)(zai)整(zheng)個凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)，基(ji)本保持不(bu)變(bian)；相比(bi)之下，氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)主要由氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)和(he)(he)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺寸(cun)共(gong)同決定(ding)，與氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)成(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)，與界(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺寸(cun)成(cheng)(cheng)反比(bi)，因而在(zai)(zai)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)變(bian)化規(gui)律與界(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺寸(cun)的(de)(de)變(bian)化過(guo)程截(jie)然(ran)(ran)相反，呈現先(xian)迅速減小(xiao)，然(ran)(ran)后(hou)趨于(yu)定(ding)值(zhi)。在(zai)(zai)各個壓(ya)力(li)(li)條(tiao)件下，隨著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)進行，界(jie)面總換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)（hc,g+h,)迅速減小(xiao)，然(ran)(ran)后(hou)趨于(yu)穩定(ding)，其(qi)中(zhong)輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)h1在(zai)(zai)總換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)占比(bi)為60%~80%[120],且在(zai)(zai)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)中(zhong)后(hou)期，0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓(ya)力(li)(li)下，總界(jie)面換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)基(ji)本相等。由此(ci)可知(zhi)，低壓(ya)下，加(jia)壓(ya)對(dui)由固(gu)(gu)態收縮形(xing)成(cheng)(cheng)界(jie)面氣(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)(de)尺寸(cun)影響(xiang)幾乎(hu)可以(yi)忽(hu)略不(bu)計。
根據(ju)以(yi)上討論可知(zhi)，凝(ning)固(gu)結(jie)束(shu)后(hou)，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)主(zhu)要通(tong)過(guo)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)和輻射(she)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)兩種(zhong)方式進(jin)(jin)行，因(yin)加(jia)壓(ya)(ya)對(dui)(dui)輻射(she)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)影(ying)響很(hen)小，那(nei)么(me)加(jia)壓(ya)(ya)主(zhu)要通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，從(cong)而(er)(er)起(qi)到(dao)強化(hua)冷(leng)卻(que)的(de)(de)效果。同時，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)主(zhu)要由氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)和界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)尺(chi)寸決定，因(yin)壓(ya)(ya)力從(cong)0.1MPa增加(jia)至(zhi)2MPa,氬氣(qi)(qi)(qi)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)變(bian)(bian)化(hua)很(hen)小，進(jin)(jin)一步可知(zhi)壓(ya)(ya)力主(zhu)要通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)宏觀平均尺(chi)寸影(ying)響界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，進(jin)(jin)而(er)(er)改(gai)變(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)總換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)。此外，壓(ya)(ya)力對(dui)(dui)固(gu)態(tai)收(shou)縮導(dao)致(zhi)(zhi)的(de)(de)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸影(ying)響幾乎可以(yi)忽略不計(ji)(ji)，那(nei)么(me)壓(ya)(ya)力主(zhu)要通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)(bian)由凝(ning)固(gu)收(shou)縮導(dao)致(zhi)(zhi)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的(de)(de)尺(chi)寸，從(cong)而(er)(er)影(ying)響界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)。為了評估壓(ya)(ya)力對(dui)(dui)凝(ning)固(gu)收(shou)縮導(dao)致(zhi)(zhi)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)形成的(de)(de)影(ying)響，利用界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)對(dui)(dui)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)宏觀平均尺(chi)寸（wm)進(jin)(jin)行計(ji)(ji)算，計(ji)(ji)算公式如(ru)下：
式中，hz3為宏觀(guan)界面(mian)換(huan)(huan)熱(re)系數，通(tong)過將測溫(wen)數據作(zuo)為輸入量(liang)，利用Beck 非線性求解(jie)法(fa)獲(huo)得(de)，計算流程如圖2-78所示。在整(zheng)個凝固過程中，界面(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)宏觀(guan)平均尺(chi)(chi)寸(cun)（wm)明顯(xian)小于因固態收(shou)縮導(dao)致(zhi)(zhi)的(de)(de)界面(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)(chi)寸(cun)（wgap),同(tong)時，兩者差值（wgap-wm)隨著(zhu)壓(ya)力(li)的(de)(de)增加(jia)而增大（圖2-90).這表(biao)明在鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型間存在一(yi)定的(de)(de)固－固接觸區或微間隙(xi)(xi)區。這些區域(yu)的(de)(de)面(mian)積(ji)隨著(zhu)壓(ya)力(li)的(de)(de)增大而增大，從(cong)而導(dao)致(zhi)(zhi)傳(chuan)導(dao)換(huan)(huan)熱(re)的(de)(de)增加(jia)，這與(yu)鑄(zhu)錠表(biao)面(mian)粗糙(cao)度的(de)(de)實驗結果符合(he)，也(ye)進一(yi)步說(shuo)明了(le)加(jia)壓(ya)對界面(mian)氣(qi)隙(xi)(xi)尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)(de)影響(xiang)主要集(ji)中在凝固收(shou)縮階段。
因此(ci)，加(jia)壓(ya)主要通過抑制由(you)凝(ning)固(gu)(gu)收(shou)縮(suo)導致(zhi)的(de)氣(qi)(qi)隙形成(cheng)，增(zeng)大固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)或微氣(qi)(qi)隙的(de)界(jie)(jie)面面積(ji)，強化鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型界(jie)(jie)面完全接(jie)觸(chu)狀態(tai)，從而增(zeng)加(jia)界(jie)(jie)面氣(qi)(qi)體導熱(re)換熱(re)系數；此(ci)外，加(jia)壓(ya)下，界(jie)(jie)面換熱(re)系數的(de)增(zeng)加(jia)，加(jia)快了鑄(zhu)錠固(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)，導致(zhi)凝(ning)固(gu)(gu)初期(qi)由(you)固(gu)(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)引起的(de)氣(qi)(qi)隙的(de)尺(chi)寸(cun)快速增(zeng)大。
