受鑄(zhu)(zhu)錠凝固收縮和鑄(zhu)(zhu)型受熱(re)膨(peng)脹的(de)影響(xiang)，鑄(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)型接觸隨(sui)之發生變(bian)化，即形成(cheng)氣(qi)隙，如(ru)下圖所示。當鑄(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)型間氣(qi)隙形成(cheng)以(yi)后，鑄(zhu)(zhu)錠向鑄(zhu)(zhu)型的(de)傳熱(re)方式不只是簡單的(de)傳導傳熱(re)，同時存在(zai)小區域的(de)氣(qi)體導熱(re)和輻射傳熱(re)，導致鑄(zhu)(zhu)錠－鑄(zhu)(zhu)型界面(mian)(mian)熱(re)阻(zu)（1/hz)發生非線性變(bian)化。界面(mian)(mian)熱(re)量傳輸可分為如(ru)下三個(ge)階段(duan)。
階段1: 在凝(ning)固(gu)(gu)初(chu)期，當(dang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)度略(lve)低于鑄錠液相線溫(wen)度時，在鑄錠外表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)會形成一定厚(hou)度的半固(gu)(gu)態(tai)殼；此時，在液體靜壓(ya)(ya)力(li)和(he)外界(jie)壓(ya)(ya)力(li)（如凝(ning)固(gu)(gu)壓(ya)(ya)力(li)和(he)大(da)氣壓(ya)(ya)等）的作用下，鑄錠和(he)鑄型界(jie)面(mian)(mian)(mian)處于完全接(jie)觸(chu)狀態(tai)，如圖2-84(a)所示(shi)，因而界(jie)面(mian)(mian)(mian)的固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸(chu)熱(re)(re)量傳(chuan)輸方式在界(jie)面(mian)(mian)(mian)傳(chuan)熱(re)(re)過程中起主導作用, 此界(jie)面(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀(guan)平均換(huan)熱(re)(re)系數hz1可表(biao)(biao)示(shi)為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為常量；Ph為液體靜壓力(li)；Ps為外界壓力(li)。
階(jie)段2: 在(zai)(zai)給定(ding)外界(jie)壓力和(he)液(ye)體靜壓力條件下，半固(gu)(gu)態(tai)殼(ke)的(de)強度(du)存在(zai)(zai)一個臨(lin)界(jie)值σm;隨著凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程的(de)進行(xing)，半固(gu)(gu)態(tai)殼(ke)的(de)強度(du)不(bu)斷增大；當強度(du)大于臨(lin)界(jie)值時(shi)，半固(gu)(gu)態(tai)殼(ke)定(ding)型(xing)(xing)；隨后鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠半固(gu)(gu)態(tai)殼(ke)逐漸(jian)(jian)與鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)分離(li)，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)積逐漸(jian)(jian)減小，氣(qi)(qi)隙在(zai)(zai)界(jie)面(mian)某(mou)些位置(zhi)形成(cheng)且其尺(chi)(chi)寸逐漸(jian)(jian)增大，導(dao)致鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)界(jie)面(mian)處于半完(wan)全(quan)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)狀態(tai)，如圖2-84(b)所示。在(zai)(zai)此階(jie)段，氣(qi)(qi)隙的(de)尺(chi)(chi)寸主(zhu)要受由液(ye)相(xiang)(xiang)變(bian)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)發生的(de)凝(ning)固(gu)(gu)收(shou)縮影響。盡管界(jie)面(mian)還存在(zai)(zai)部分固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)，但(dan)界(jie)面(mian)熱(re)阻隨著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)進行(xing)不(bu)斷增大，由于鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)界(jie)面(mian)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)方(fang)式(shi)的(de)變(bian)化(hua)，界(jie)面(mian)熱(re)量傳輸主(zhu)要由固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)傳熱(re)、輻(fu)射換(huan)熱(re)以及氣(qi)(qi)相(xiang)(xiang)導(dao)熱(re)傳熱(re)三分構成(cheng)，其中，固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)傳熱(re)仍然占據界(jie)面(mian)熱(re)量傳輸的(de)主(zhu)導(dao)地位。此階(jie)段界(jie)面(mian)宏觀平均換(huan)熱(re)系數hz2可表示為
此(ci)外，隨著凝固(gu)的進(jin)行，鑄錠和鑄型(xing)界(jie)面上(shang)固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)面積逐漸(jian)減小，因而階段1界(jie)面宏觀平(ping)(ping)均換熱(re)系(xi)(xi)數(shu)hz1最大，階段2界(jie)面宏觀平(ping)(ping)均換熱(re)系(xi)(xi)數(shu)hz2值次之，階段3界(jie)面宏觀平(ping)(ping)均換熱(re)系(xi)(xi)數(shu)hz3值最小，這與實際凝固(gu)過(guo)程中界(jie)面換熱(re)系(xi)(xi)數(shu)逐漸(jian)減小的規律(lv)相互印證。同時，在鑄錠自身重力的作用下，在鑄錠底(di)部位置(zhi)，界(jie)面半完(wan)全接(jie)觸(chu)狀態(tai)始終(zhong)貫穿整個凝固(gu)過(guo)程，這與鑄錠頂(ding)端界(jie)面固(gu)固(gu)接(jie)觸(chu)完(wan)全消失(shi)有所(suo)不同，如(ru)圖2-84(d)所(suo)示。
凝固(gu)(gu)壓力在(zai)氣隙的(de)形成過程中扮演了(le)十分重要的(de)角色(se)。研究表明，增加凝固(gu)(gu)壓力（兆帕級(ji)）具(ju)有明顯(xian)的(de)強化冷卻效(xiao)果，但(dan)在(zai)界面熱量(liang)傳輸變化的(de)三個階段(duan)，加壓強化冷卻的(de)程度(du)大(da)有不同。
階段(duan)1:當壓力(li)在幾兆(zhao)帕下變化時，由于(yu)物(wu)性參數(shu)（如強度、密(mi)度和(he)導熱(re)系數(shu)等(deng)）的(de)變化量(liang)可(ke)以忽略不計，壓力(li)對鑄錠和(he)鑄型界(jie)面(mian)完全接觸狀態影響較小，根據式（2-166)可(ke)知，壓力(li)對界(jie)面(mian)宏觀平(ping)均換(huan)熱(re)系數(shu)的(de)影響可(ke)以忽略不計，因此增(zeng)加(jia)壓力(li)對階段(duan)1的(de)界(jie)面(mian)換(huan)熱(re)影響很(hen)小。
階段2:在此階段，鑄錠(ding)和鑄型界面非完全接(jie)觸狀態(tai)主(zhu)要(yao)由凝固收縮控制。
隨(sui)著壓(ya)力的增(zeng)加(jia)(jia)，半固態(tai)(tai)殼抵抗變形(xing)所(suo)需臨界(jie)(jie)(jie)強(qiang)度增(zeng)大，因而(er)加(jia)(jia)壓(ya)能夠(gou)抑(yi)制界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)非完全接觸狀(zhuang)態(tai)(tai)的形(xing)成，有助于(yu)將界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)在整個凝固過程中實(shi)現保(bao)持固固接觸的狀(zhuang)態(tai)(tai)。例如，隨(sui)著壓(ya)力的增(zeng)加(jia)(jia)，H13表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)上的坑變得(de)淺平(ping)，且數(shu)(shu)量逐漸減少(shao)，意味著鑄(zhu)錠(ding)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)越來越光滑，粗糙度減小，鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)處(chu)的固固接觸面(mian)(mian)(mian)(mian)積增(zeng)大。根據式(shi)（2-168)可知，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)宏觀平(ping)均(jun)傳(chuan)熱(re)系(xi)數(shu)(shu)與壓(ya)力趨于(yu)正(zheng)比關(guan)系(xi)，加(jia)(jia)壓(ya)能夠(gou)顯著提升(sheng)此階段(duan)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)宏觀平(ping)均(jun)換熱(re)系(xi)數(shu)(shu)。因此，增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)力能夠(gou)強(qiang)化鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型間(jian)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)固固接觸狀(zhuang)態(tai)(tai)，抑(yi)制由凝固收縮導致界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙的形(xing)成，加(jia)(jia)快鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)傳(chuan)遞(di)，強(qiang)化冷卻效(xiao)果(guo)明顯。
階段3:界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)長大(da)主要受控于固態收縮(suo)。隨著界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺寸的(de)變大(da)，外界(jie)(jie)(jie)(jie)逐步與(yu)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)連通(tong)，在壓力的(de)作用下，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)逐漸進(jin)入(ru)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)，進(jin)而導(dao)致界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)與(yu)外界(jie)(jie)(jie)(jie)之間的(de)壓差趨于零，壓力對界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)影(ying)響逐漸消失(shi)。此階段，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)與(yu)輻射(she)換(huan)熱(re)(re)為(wei)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)換(huan)熱(re)(re)的(de)主要方(fang)式(shi)。其(qi)中氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)（hc,g)主要由氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)（kgap)和(he)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺寸（wgap)決(jue)定(ding)，作為(wei)計(ji)算(suan)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)的(de)重(zhong)要參數(shu)，在給定(ding)壓力下氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)導(dao)熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)（kgap)可由下列(lie)公(gong)式(shi)進(jin)行計(ji)算(suan)：
綜上所述(shu)，在通(tong)過氣體維持壓力的加壓條(tiao)件下(xia)，壓力對界面換熱系數的影響主要集中在界面氣隙形成的第(di)二階段，即在鑄(zhu)錠殼凝固收縮(suo)階段加壓通(tong)過增大鑄(zhu)錠殼抵抗(kang)變(bian)形所需臨界強(qiang)度(du)從而改善界面換熱，起到強(qiang)化(hua)冷卻的作(zuo)用。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa壓(ya)力下凝(ning)固(gu)為(wei)例，其(qi)(qi)(qi)凝(ning)固(gu)壓(ya)力通過(guo)(guo)(guo)充入(ru)氬氣獲得。為(wei)了分析加壓(ya)對界(jie)面氣隙(xi)尺(chi)寸和(he)(he)(he)換熱(re)方式的影響(xiang)規律，采用埋(mai)設熱(re)電偶以及位移(yi)(yi)(yi)傳感器(qi)實驗，同(tong)時(shi)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)度(du)變(bian)(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)以及其(qi)(qi)(qi)位移(yi)(yi)(yi)變(bian)(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)，其(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，1#和(he)(he)(he)2#熱(re)電偶分別測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)離鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)外表面10mm和(he)(he)(he)15mm位置處鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)溫(wen)度(du)變(bian)(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)；3#和(he)(he)(he)4#熱(re)電偶分別測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內表面5mm和(he)(he)(he)10mm位置處鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)的溫(wen)度(du)變(bian)(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)；位移(yi)(yi)(yi)傳感器(qi)LVDT1和(he)(he)(he)LVDT2的探頭位置離鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內表面徑向距離均為(wei)5mm,分別插(cha)入(ru)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)中(zhong)(zhong)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)其(qi)(qi)(qi)位移(yi)(yi)(yi)變(bian)(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)。測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)溫(wen)度(du)和(he)(he)(he)位移(yi)(yi)(yi)變(bian)(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)的裝置如圖(tu)2-85所示(shi)。
溫(wen)度測(ce)量(liang)(liang)曲(qu)線如圖(tu)2-86所示，對于鑄(zhu)錠溫(wen)度測(ce)量(liang)(liang)曲(qu)線，存在“陡升(sheng)”和“振蕩”區域，這(zhe)主要由熱(re)電偶預熱(re)和澆注(zhu)引起鋼(gang)液(ye)湍(tuan)流分別造(zao)成(cheng)。隨著凝固過(guo)程的進行，鑄(zhu)型溫(wen)度升(sheng)高，鑄(zhu)錠溫(wen)度不斷降(jiang)低。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)幾乎難以通過實驗進(jin)行準(zhun)確測(ce)量(liang)(liang)，因(yin)而可通過數值計算的方式獲得，即以測(ce)量(liang)(liang)的鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)變(bian)化曲線作為輸入(ru)量(liang)(liang)，采用Beck 非線性(xing)求解(jie)法(fa)，計算鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Twm),由于鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)非鏡面(mian)(mian)(mian)，有一定粗糙度(du)(du)，因(yin)而計算所(suo)得鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Tw,m)均(jun)為宏觀平均(jun)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，計算結果(guo)如圖(tu)2-87所(suo)示。當(dang)壓力一定時，在鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)換熱(re)(re)以及鑄(zhu)(zhu)型(xing)外(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)散熱(re)(re)的影(ying)響下，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Tw,i)在整個凝固過程中持續降低，鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先增加(jia)而后逐漸降低。隨著壓力從0.1MPa增加(jia)至2MPa,鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)外(wai)(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)降溫(wen)(wen)(wen)速(su)率和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)升溫(wen)(wen)(wen)速(su)率明顯加(jia)快，表(biao)(biao)明加(jia)壓對(dui)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)(mian)間換熱(re)(re)速(su)率影(ying)響顯著。
當壓(ya)力一定(ding)時(shi)(shi)，界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙寬(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)關系可通過凝(ning)固過程(cheng)中鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)位(wei)(wei)移變(bian)(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)獲得(de)。基(ji)于位(wei)(wei)移傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)位(wei)(wei)移測(ce)量(liang)結果，所(suo)得(de)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙寬(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)關系如圖(tu)2-88(a)所(suo)示，在(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa下，界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙寬(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)間變(bian)(bian)(bian)化(hua)規律基(ji)本(ben)相似。以2MPa為(wei)例，在(zai)凝(ning)固初期，鑄(zhu)錠、鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)和(he)(he)位(wei)(wei)移傳(chuan)感(gan)器(qi)之間存(cun)在(zai)巨(ju)大溫(wen)差，使得(de)位(wei)(wei)移傳(chuan)感(gan)器(qi)附近的(de)鋼(gang)液迅速(su)(su)凝(ning)固，以至于無(wu)法測(ce)量(liang)階段(duan)2 中凝(ning)固收(shou)(shou)縮(suo)導(dao)致的(de)氣(qi)隙寬(kuan)度(du)(du)；同時(shi)(shi)，鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)初期溫(wen)差巨(ju)大，加(jia)速(su)(su)了鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)升溫(wen)膨脹和(he)(he)鑄(zhu)錠冷卻收(shou)(shou)縮(suo)，因而在(zai)界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙尺(chi)寸隨(sui)時(shi)(shi)間變(bian)(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)前段(duan)不存(cun)氣(qi)隙尺(chi)寸緩慢增長部(bu)分，取而代之的(de)是氣(qi)隙寬(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)陡(dou)升，而且(qie)氣(qi)隙寬(kuan)度(du)(du)的(de)陡(dou)升很大程(cheng)度(du)(du)由鑄(zhu)錠固態收(shou)(shou)縮(suo)所(suo)致。因此，位(wei)(wei)移傳(chuan)感(gan)器(qi)所(suo)測(ce)氣(qi)隙尺(chi)寸僅包含了固態收(shou)(shou)縮(suo)導(dao)致氣(qi)隙形成部(bu)分，無(wu)因凝(ning)固收(shou)(shou)縮(suo)形成氣(qi)隙部(bu)分。在(zai)低壓(ya)下，增加(jia)壓(ya)力對鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)和(he)(he)鑄(zhu)錠的(de)密度(du)(du)影響很小(xiao)，幾乎可以忽略(lve)不計(ji)，所(suo)以增加(jia)壓(ya)力對鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)固態收(shou)(shou)縮(suo)導(dao)致氣(qi)隙的(de)尺(chi)寸影響非常(chang)小(xiao)，所(suo)以在(zai)0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa下，界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)隙尺(chi)寸傳(chuan)感(gan)器(qi)量(liang)的(de)最大值(zhi)幾乎相同，約為(wei)1.27mm。
根(gen)據氬氣(qi)導(dao)熱(re)(re)(re)系數(shu)隨(sui)壓力的(de)變(bian)化(hua)(hua)情(qing)況［圖2-89(a)]、凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙測量曲(qu)線(xian)和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠外表面(mian)以(yi)及(ji)(ji)鑄(zhu)(zhu)型內(nei)表溫度的(de)變(bian)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian)，利用式（2-171)和(he)(he)(he)式（2-172)可獲得(de)氣(qi)隙形成(cheng)階段3中(zhong)界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)hc,g和(he)(he)(he)輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)hr,以(yi)及(ji)(ji)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)方(fang)式比例關系，結果(guo)如圖2-89(b)所示(shi)。輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)不(bu)受(shou)界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙尺(chi)(chi)(chi)寸的(de)影響，在(zai)(zai)整(zheng)個凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，基本保持不(bu)變(bian)；相(xiang)比之下(xia)(xia)，氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)主要(yao)由(you)氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)系數(shu)和(he)(he)(he)面(mian)氣(qi)隙尺(chi)(chi)(chi)寸共同決定(ding)，與(yu)氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)系數(shu)成(cheng)正比，與(yu)界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙尺(chi)(chi)(chi)寸成(cheng)反比，因而在(zai)(zai)凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)氣(qi)體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)變(bian)化(hua)(hua)規律與(yu)界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙尺(chi)(chi)(chi)寸的(de)變(bian)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)截然(ran)相(xiang)反，呈現先迅(xun)速減小，然(ran)后(hou)(hou)趨(qu)于定(ding)值。在(zai)(zai)各(ge)個壓力條件下(xia)(xia)，隨(sui)著凝固(gu)的(de)進行，界(jie)(jie)(jie)面(mian)總(zong)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)（hc,g+h,)迅(xun)速減小，然(ran)后(hou)(hou)趨(qu)于穩定(ding)，其(qi)中(zhong)輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)h1在(zai)(zai)總(zong)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)中(zhong)的(de)占比為60%~80%[120],且在(zai)(zai)凝固(gu)中(zhong)后(hou)(hou)期，0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa壓力下(xia)(xia)，總(zong)界(jie)(jie)(jie)面(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系數(shu)基本相(xiang)等(deng)。由(you)此可知，低壓下(xia)(xia)，加壓對(dui)由(you)固(gu)態收縮形成(cheng)界(jie)(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙的(de)尺(chi)(chi)(chi)寸影響幾乎可以(yi)忽略不(bu)計。
根據以上討(tao)論可(ke)知(zhi)，凝固(gu)(gu)(gu)結束(shu)后(hou)，界面(mian)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)主(zhu)要通(tong)過(guo)(guo)(guo)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)和輻(fu)射換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)兩種方式(shi)(shi)進行，因(yin)加壓(ya)(ya)對(dui)輻(fu)射換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)的影(ying)(ying)響(xiang)很小(xiao)，那么加壓(ya)(ya)主(zhu)要通(tong)過(guo)(guo)(guo)改(gai)變(bian)(bian)界面(mian)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)，從而起到(dao)強化(hua)(hua)冷卻(que)的效果。同時(shi)，界面(mian)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)主(zhu)要由(you)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)和界面(mian)氣體(ti)尺(chi)(chi)寸決定，因(yin)壓(ya)(ya)力(li)從0.1MPa增加至(zhi)2MPa,氬氣導(dao)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)變(bian)(bian)化(hua)(hua)很小(xiao)，進一步可(ke)知(zhi)壓(ya)(ya)力(li)主(zhu)要通(tong)過(guo)(guo)(guo)改(gai)變(bian)(bian)界面(mian)氣隙(xi)宏觀(guan)平(ping)(ping)均(jun)尺(chi)(chi)寸影(ying)(ying)響(xiang)界面(mian)氣體(ti)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)，進而改(gai)變(bian)(bian)界面(mian)總(zong)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)。此外，壓(ya)(ya)力(li)對(dui)固(gu)(gu)(gu)態收縮(suo)導(dao)致的界面(mian)氣隙(xi)尺(chi)(chi)寸影(ying)(ying)響(xiang)幾乎可(ke)以忽略(lve)不計(ji)，那么壓(ya)(ya)力(li)主(zhu)要通(tong)過(guo)(guo)(guo)改(gai)變(bian)(bian)由(you)凝固(gu)(gu)(gu)收縮(suo)導(dao)致界面(mian)氣隙(xi)的尺(chi)(chi)寸，從而影(ying)(ying)響(xiang)界面(mian)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)。為了(le)評(ping)估壓(ya)(ya)力(li)對(dui)凝固(gu)(gu)(gu)收縮(suo)導(dao)致界面(mian)氣隙(xi)形成(cheng)的影(ying)(ying)響(xiang)，利(li)用界面(mian)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)對(dui)界面(mian)氣隙(xi)宏觀(guan)平(ping)(ping)均(jun)尺(chi)(chi)寸（wm)進行計(ji)算，計(ji)算公式(shi)(shi)如下(xia)：
式中(zhong)，hz3為宏(hong)觀界面換熱系(xi)數，通過將測溫數據作為輸入量，利用Beck 非線(xian)性(xing)求解(jie)法獲得，計算流程如圖2-78所示。在整個凝(ning)固(gu)過程中(zhong)，界面氣(qi)(qi)隙(xi)宏(hong)觀平均尺寸（wm)明(ming)顯小于因固(gu)態收(shou)縮導(dao)致的(de)(de)界面氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸（wgap),同(tong)時，兩(liang)者差值（wgap-wm)隨(sui)著(zhu)壓(ya)力的(de)(de)增加而(er)增大(da)(da)（圖2-90).這(zhe)(zhe)表明(ming)在鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型(xing)間(jian)存在一定的(de)(de)固(gu)－固(gu)接觸區或微間(jian)隙(xi)區。這(zhe)(zhe)些區域的(de)(de)面積(ji)隨(sui)著(zhu)壓(ya)力的(de)(de)增大(da)(da)而(er)增大(da)(da)，從而(er)導(dao)致傳導(dao)換熱的(de)(de)增加，這(zhe)(zhe)與鑄(zhu)錠表面粗糙度的(de)(de)實驗結果符合，也進一步說明(ming)了加壓(ya)對界面氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸的(de)(de)影響(xiang)主要集中(zhong)在凝(ning)固(gu)收(shou)縮階段。
因此，加壓主要(yao)通(tong)過抑制由凝固收(shou)縮(suo)導(dao)致的(de)(de)氣隙形成，增(zeng)大固固接觸或微氣隙的(de)(de)界(jie)面(mian)面(mian)積，強化鑄錠和鑄型界(jie)面(mian)完全接觸狀態(tai)，從而增(zeng)加界(jie)面(mian)氣體導(dao)熱換(huan)熱系(xi)數(shu)；此外，加壓下，界(jie)面(mian)換(huan)熱系(xi)數(shu)的(de)(de)增(zeng)加，加快了(le)鑄錠固態(tai)收(shou)縮(suo)，導(dao)致凝固初期由固態(tai)收(shou)縮(suo)引起的(de)(de)氣隙的(de)(de)尺(chi)寸快速增(zeng)大。
