受(shou)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)凝(ning)固收縮和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)受(shou)熱(re)(re)膨脹(zhang)的影響(xiang)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)接觸隨之發生(sheng)(sheng)變化(hua)，即形成氣隙，如下(xia)圖(tu)所示。當鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)型(xing)間(jian)氣隙形成以后，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)向(xiang)鑄(zhu)(zhu)型(xing)的傳熱(re)(re)方式不只(zhi)是簡單的傳導(dao)傳熱(re)(re)，同時存在小區域的氣體導(dao)熱(re)(re)和(he)輻射(she)傳熱(re)(re)，導(dao)致鑄(zhu)(zhu)錠(ding)－鑄(zhu)(zhu)型(xing)界面熱(re)(re)阻（1/hz)發生(sheng)(sheng)非線(xian)性變化(hua)。界面熱(re)(re)量傳輸可分為如下(xia)三個(ge)階段。
階段1: 在(zai)凝(ning)(ning)固(gu)初期，當表面(mian)(mian)(mian)溫度略低于鑄(zhu)錠(ding)(ding)液相線溫度時，在(zai)鑄(zhu)錠(ding)(ding)外表面(mian)(mian)(mian)會形成(cheng)一定厚度的半固(gu)態殼；此時，在(zai)液體靜壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)和(he)外界(jie)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)（如(ru)凝(ning)(ning)固(gu)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)和(he)大(da)氣壓(ya)(ya)等(deng)）的作(zuo)用下(xia)，鑄(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)型界(jie)面(mian)(mian)(mian)處于完全接觸(chu)狀態，如(ru)圖2-84(a)所示，因而界(jie)面(mian)(mian)(mian)的固(gu)固(gu)接觸(chu)熱(re)量傳(chuan)輸方式在(zai)界(jie)面(mian)(mian)(mian)傳(chuan)熱(re)過程(cheng)中起主導(dao)作(zuo)用, 此界(jie)面(mian)(mian)(mian)宏觀平均換熱(re)系數hz1可表示為(wei)
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為(wei)常量；Ph為(wei)液(ye)體靜壓(ya)力；Ps為(wei)外界壓(ya)力。
階(jie)段2: 在(zai)給(gei)定(ding)外界(jie)(jie)壓力(li)和(he)(he)液(ye)體靜壓力(li)條(tiao)件下，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼(ke)的(de)(de)強(qiang)度存在(zai)一個臨(lin)界(jie)(jie)值(zhi)σm;隨(sui)著(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)過(guo)程的(de)(de)進(jin)行，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼(ke)的(de)(de)強(qiang)度不斷增大；當強(qiang)度大于(yu)臨(lin)界(jie)(jie)值(zhi)時，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼(ke)定(ding)型；隨(sui)后鑄(zhu)(zhu)錠(ding)半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態(tai)殼(ke)逐(zhu)漸與鑄(zhu)(zhu)型分離，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸(chu)積逐(zhu)漸減(jian)小，氣隙在(zai)界(jie)(jie)面(mian)某些位置形成且其(qi)尺寸逐(zhu)漸增大，導致鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)處于(yu)半(ban)(ban)完全接觸(chu)狀態(tai)，如圖2-84(b)所示(shi)。在(zai)此(ci)階(jie)段，氣隙的(de)(de)尺寸主(zhu)要受由液(ye)相(xiang)變固(gu)(gu)(gu)相(xiang)發生(sheng)的(de)(de)凝固(gu)(gu)(gu)收縮影響。盡管(guan)界(jie)(jie)面(mian)還(huan)存在(zai)部分固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸(chu)，但界(jie)(jie)面(mian)熱(re)(re)阻隨(sui)著(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)進(jin)行不斷增大，由于(yu)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)接觸(chu)方式的(de)(de)變化，界(jie)(jie)面(mian)熱(re)(re)量傳輸主(zhu)要由固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸(chu)傳熱(re)(re)、輻射換(huan)(huan)熱(re)(re)以(yi)及氣相(xiang)導熱(re)(re)傳熱(re)(re)三分構成，其(qi)中，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接觸(chu)傳熱(re)(re)仍(reng)然占(zhan)據界(jie)(jie)面(mian)熱(re)(re)量傳輸的(de)(de)主(zhu)導地位。此(ci)階(jie)段界(jie)(jie)面(mian)宏觀平均換(huan)(huan)熱(re)(re)系數hz2可(ke)表示(shi)為
此外，隨著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的進行，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面上固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)面積逐漸(jian)(jian)減(jian)小，因而階段(duan)1界(jie)(jie)(jie)面宏(hong)觀(guan)平均換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)hz1最大，階段(duan)2界(jie)(jie)(jie)面宏(hong)觀(guan)平均換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)hz2值次之，階段(duan)3界(jie)(jie)(jie)面宏(hong)觀(guan)平均換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)hz3值最小，這(zhe)與(yu)實際凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中界(jie)(jie)(jie)面換(huan)熱(re)(re)系(xi)數(shu)(shu)逐漸(jian)(jian)減(jian)小的規(gui)律相(xiang)互印證。同(tong)時，在(zai)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)自身重力的作用(yong)下(xia)，在(zai)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)底部位置，界(jie)(jie)(jie)面半完全接觸(chu)狀態始終貫穿整個凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程，這(zhe)與(yu)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)頂端界(jie)(jie)(jie)面固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸(chu)完全消失有所(suo)不(bu)同(tong)，如圖2-84(d)所(suo)示(shi)。
凝固壓(ya)力在氣隙的形成(cheng)過程中扮演(yan)了十分重要(yao)的角色。研究表明(ming)，增加(jia)凝固壓(ya)力（兆帕級）具有明(ming)顯的強化冷卻(que)效(xiao)果(guo)，但在界面熱(re)量傳輸變(bian)化的三(san)個(ge)階段，加(jia)壓(ya)強化冷卻(que)的程度大有不同。
階段1:當(dang)壓力(li)(li)在幾兆帕下變(bian)化時，由于物性(xing)參數(shu)（如強度、密度和導熱系數(shu)等(deng)）的變(bian)化量可(ke)以忽略不(bu)計，壓力(li)(li)對(dui)鑄錠和鑄型界面完(wan)全接(jie)觸狀態影(ying)響(xiang)較小，根據式（2-166)可(ke)知，壓力(li)(li)對(dui)界面宏(hong)觀平均(jun)換(huan)熱系數(shu)的影(ying)響(xiang)可(ke)以忽略不(bu)計，因此增加(jia)壓力(li)(li)對(dui)階段1的界面換(huan)熱影(ying)響(xiang)很小。
階(jie)段(duan)2:在此(ci)階(jie)段(duan)，鑄(zhu)錠和鑄(zhu)型(xing)界面(mian)非(fei)完全接觸狀態主要(yao)由凝固收(shou)縮控制。
隨(sui)著(zhu)壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)加(jia)，半固(gu)態殼抵抗變(bian)形所需臨界(jie)(jie)強(qiang)(qiang)度增(zeng)大(da)，因(yin)而(er)加(jia)壓(ya)能(neng)(neng)夠抑制(zhi)(zhi)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)非完全接(jie)觸狀態的(de)形成(cheng)，有助于將(jiang)界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)在整(zheng)個凝(ning)固(gu)過程中實現保持固(gu)固(gu)接(jie)觸的(de)狀態。例如，隨(sui)著(zhu)壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)加(jia)，H13表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)上的(de)坑變(bian)得淺平(ping)，且數(shu)量逐(zhu)漸減少(shao)，意(yi)味著(zhu)鑄(zhu)錠(ding)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)越來(lai)越光滑，粗糙度減小，鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)處(chu)的(de)固(gu)固(gu)接(jie)觸面(mian)(mian)(mian)(mian)積增(zeng)大(da)。根據式（2-168)可知，界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀(guan)(guan)平(ping)均傳熱系數(shu)與(yu)壓(ya)力(li)趨于正(zheng)比關系，加(jia)壓(ya)能(neng)(neng)夠顯著(zhu)提升此階段界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)宏(hong)觀(guan)(guan)平(ping)均換熱系數(shu)。因(yin)此，增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)能(neng)(neng)夠強(qiang)(qiang)化(hua)鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型間界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)固(gu)固(gu)接(jie)觸狀態，抑制(zhi)(zhi)由(you)凝(ning)固(gu)收縮導致界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)氣隙的(de)形成(cheng)，加(jia)快鑄(zhu)錠(ding)鑄(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)傳遞，強(qiang)(qiang)化(hua)冷卻效果明顯。
階段3:界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)長大(da)主要受控于固態收縮。隨著界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸的(de)變大(da)，外(wai)界(jie)(jie)(jie)(jie)逐步與(yu)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)連通，在壓(ya)力的(de)作(zuo)用下(xia)，氣(qi)(qi)體逐漸進(jin)入(ru)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)內(nei)，進(jin)而導(dao)致界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)與(yu)外(wai)界(jie)(jie)(jie)(jie)之間的(de)壓(ya)差(cha)趨于零，壓(ya)力對(dui)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)的(de)影響逐漸消失。此階段，氣(qi)(qi)體導(dao)熱換(huan)熱與(yu)輻射換(huan)熱為界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)換(huan)熱的(de)主要方式。其(qi)中氣(qi)(qi)體導(dao)熱換(huan)熱系數（hc,g)主要由氣(qi)(qi)隙(xi)內(nei)氣(qi)(qi)體導(dao)熱系數（kgap)和界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙(xi)尺寸（wgap)決定，作(zuo)為計算氣(qi)(qi)體導(dao)熱換(huan)熱系數的(de)重要參數，在給定壓(ya)力下(xia)氣(qi)(qi)體導(dao)熱系數（kgap)可由下(xia)列(lie)公式進(jin)行(xing)計算：
綜(zong)上所(suo)述，在(zai)通過(guo)(guo)氣體(ti)維持壓力(li)的(de)加(jia)(jia)壓條(tiao)件(jian)下(xia)，壓力(li)對界面換熱系數(shu)的(de)影(ying)響主要集中在(zai)界面氣隙形成(cheng)的(de)第(di)二階段(duan)，即在(zai)鑄錠殼凝(ning)固收縮階段(duan)加(jia)(jia)壓通過(guo)(guo)增大(da)鑄錠殼抵抗變形所(suo)需臨(lin)界強度從而改(gai)善界面換熱，起到強化(hua)冷(leng)卻的(de)作用。
以H13在0.1MPa、1MPa和(he)2MPa壓力下凝(ning)固(gu)為(wei)(wei)例，其(qi)凝(ning)固(gu)壓力通過(guo)充(chong)入(ru)(ru)氬氣獲得(de)。為(wei)(wei)了分(fen)(fen)析(xi)加壓對界(jie)面(mian)氣隙尺寸和(he)換熱(re)方式的(de)影(ying)響(xiang)規律，采用埋設熱(re)電(dian)偶以及(ji)位(wei)(wei)(wei)移傳感(gan)器實驗(yan)，同時測(ce)量凝(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型溫度(du)變化(hua)曲線以及(ji)其(qi)位(wei)(wei)(wei)移變化(hua)曲線，其(qi)中(zhong)，1#和(he)2#熱(re)電(dian)偶分(fen)(fen)別(bie)測(ce)量離鑄(zhu)錠外(wai)表面(mian)10mm和(he)15mm位(wei)(wei)(wei)置(zhi)處(chu)鑄(zhu)錠溫度(du)變化(hua)曲線；3#和(he)4#熱(re)電(dian)偶分(fen)(fen)別(bie)測(ce)量鑄(zhu)型內表面(mian)5mm和(he)10mm位(wei)(wei)(wei)置(zhi)處(chu)鑄(zhu)型的(de)溫度(du)變化(hua)曲線；位(wei)(wei)(wei)移傳感(gan)器LVDT1和(he)LVDT2的(de)探頭位(wei)(wei)(wei)置(zhi)離鑄(zhu)型內表面(mian)徑向距離均為(wei)(wei)5mm,分(fen)(fen)別(bie)插入(ru)(ru)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型中(zhong)測(ce)量凝(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)其(qi)位(wei)(wei)(wei)移變化(hua)曲線。測(ce)量溫度(du)和(he)位(wei)(wei)(wei)移變化(hua)曲線的(de)裝(zhuang)置(zhi)如圖(tu)2-85所示。
溫度(du)測(ce)(ce)量曲(qu)線(xian)如圖2-86所示，對于鑄錠(ding)溫度(du)測(ce)(ce)量曲(qu)線(xian)，存(cun)在(zai)“陡升(sheng)”和“振蕩”區域(yu)，這主要由熱電偶預熱和澆(jiao)注引起(qi)鋼液湍流(liu)分(fen)別造(zao)成。隨著(zhu)凝固過程(cheng)的(de)進行，鑄型溫度(du)升(sheng)高，鑄錠(ding)溫度(du)不斷降低。
因(yin)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)和(he)(he)鑄(zhu)錠外(wai)(wai)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)度(du)(du)幾(ji)乎難以通過(guo)實驗進(jin)行準確測(ce)量(liang)(liang)，因(yin)而可通過(guo)數(shu)值計算的(de)方式獲得，即(ji)以測(ce)量(liang)(liang)的(de)鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)溫(wen)度(du)(du)變(bian)化曲線作(zuo)為輸入(ru)量(liang)(liang)，采用Beck 非線性(xing)求解法，計算鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)(he)鑄(zhu)錠外(wai)(wai)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)度(du)(du)（Twm),由于鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)非鏡面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)，有一(yi)定粗糙(cao)度(du)(du)，因(yin)而計算所(suo)得鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)（Tw,i)和(he)(he)鑄(zhu)錠外(wai)(wai)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)度(du)(du)（Tw,m)均(jun)為宏觀平(ping)均(jun)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)度(du)(du)，計算結果如圖(tu)2-87所(suo)示。當(dang)壓力(li)一(yi)定時，在(zai)鑄(zhu)錠鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)換熱(re)以及(ji)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)外(wai)(wai)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)散(san)熱(re)的(de)影響下(xia)，鑄(zhu)錠外(wai)(wai)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)溫(wen)度(du)(du)（Tw,i)在(zai)整(zheng)個凝(ning)固過(guo)程中持(chi)續降(jiang)低(di)(di)，鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)（Tw,m)先增加而后逐(zhu)漸降(jiang)低(di)(di)。隨著壓力(li)從0.1MPa增加至2MPa,鑄(zhu)錠外(wai)(wai)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)降(jiang)溫(wen)速(su)率(lv)和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)內表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)升溫(wen)速(su)率(lv)明顯加快(kuai)，表(biao)明加壓對鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)間換熱(re)速(su)率(lv)影響顯著。
當壓力(li)一定時(shi)(shi)，界(jie)面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化關系可通過(guo)凝(ning)固(gu)過(guo)程中鑄(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)型(xing)位(wei)(wei)(wei)移(yi)變(bian)(bian)化曲(qu)線獲得。基于位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)(wei)移(yi)測(ce)量(liang)(liang)結果，所得界(jie)面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化關系如(ru)圖2-88(a)所示，在(zai)0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)，界(jie)面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間變(bian)(bian)化規律基本相似。以(yi)(yi)2MPa為例，在(zai)凝(ning)固(gu)初(chu)(chu)期，鑄(zhu)(zhu)錠、鑄(zhu)(zhu)型(xing)和位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)之(zhi)間存(cun)在(zai)巨(ju)大(da)溫差(cha)，使得位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)附(fu)近的(de)(de)(de)(de)鋼液迅速(su)凝(ning)固(gu)，以(yi)(yi)至(zhi)于無法測(ce)量(liang)(liang)階段2 中凝(ning)固(gu)收(shou)縮(suo)導(dao)致(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)；同時(shi)(shi)，鑄(zhu)(zhu)錠和鑄(zhu)(zhu)型(xing)初(chu)(chu)期溫差(cha)巨(ju)大(da)，加(jia)速(su)了鑄(zhu)(zhu)型(xing)升(sheng)溫膨脹和鑄(zhu)(zhu)錠冷卻收(shou)縮(suo)，因(yin)(yin)而(er)在(zai)界(jie)面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)(chi)(chi)寸隨(sui)時(shi)(shi)間變(bian)(bian)化曲(qu)線前(qian)段不(bu)存(cun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)(chi)(chi)寸緩慢增長(chang)部(bu)分，取而(er)代之(zhi)的(de)(de)(de)(de)是氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)陡升(sheng)，而(er)且氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)寬度(du)的(de)(de)(de)(de)陡升(sheng)很大(da)程度(du)由鑄(zhu)(zhu)錠固(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)所致(zhi)(zhi)。因(yin)(yin)此，位(wei)(wei)(wei)移(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)所測(ce)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)(chi)(chi)寸僅包(bao)含了固(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)導(dao)致(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)形(xing)成(cheng)部(bu)分，無因(yin)(yin)凝(ning)固(gu)收(shou)縮(suo)形(xing)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)部(bu)分。在(zai)低壓下(xia)，增加(jia)壓力(li)對鑄(zhu)(zhu)型(xing)和鑄(zhu)(zhu)錠的(de)(de)(de)(de)密度(du)影(ying)響(xiang)很小，幾(ji)乎(hu)(hu)可以(yi)(yi)忽略不(bu)計(ji)，所以(yi)(yi)增加(jia)壓力(li)對鑄(zhu)(zhu)型(xing)固(gu)態(tai)收(shou)縮(suo)導(dao)致(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)尺(chi)(chi)(chi)寸影(ying)響(xiang)非(fei)常(chang)小，所以(yi)(yi)在(zai)0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)，界(jie)面氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)尺(chi)(chi)(chi)寸傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)最大(da)值幾(ji)乎(hu)(hu)相同，約為1.27mm。
根據氬氣(qi)(qi)(qi)導熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)壓(ya)(ya)力(li)的變(bian)(bian)化(hua)情況［圖(tu)2-89(a)]、凝(ning)固過(guo)程(cheng)中(zhong)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)測量曲(qu)(qu)線和(he)(he)鑄錠外表(biao)(biao)面(mian)(mian)以(yi)及(ji)鑄型內表(biao)(biao)溫(wen)度(du)的變(bian)(bian)化(hua)曲(qu)(qu)線，利用式(shi)（2-171)和(he)(he)式(shi)（2-172)可獲得氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)形成(cheng)階段(duan)3中(zhong)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)hc,g和(he)(he)輻射(she)(she)換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)hr,以(yi)及(ji)換熱(re)方式(shi)比(bi)(bi)例關系(xi)(xi)(xi)(xi)，結果如圖(tu)2-89(b)所示(shi)。輻射(she)(she)換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)不(bu)受(shou)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)的影響，在整個凝(ning)固過(guo)程(cheng)中(zhong)，基本保持不(bu)變(bian)(bian)；相比(bi)(bi)之下，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)主(zhu)要(yao)由氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)和(he)(he)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)共(gong)同決定，與(yu)(yu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)成(cheng)正比(bi)(bi)，與(yu)(yu)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)成(cheng)反比(bi)(bi)，因而在凝(ning)固過(guo)程(cheng)中(zhong)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導熱(re)換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)變(bian)(bian)化(hua)規(gui)律與(yu)(yu)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)的變(bian)(bian)化(hua)過(guo)程(cheng)截然(ran)(ran)(ran)相反，呈現先迅速減(jian)小，然(ran)(ran)(ran)后(hou)趨于(yu)定值。在各個壓(ya)(ya)力(li)條件下，隨(sui)(sui)著凝(ning)固的進行(xing)，界(jie)面(mian)(mian)總換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)（hc,g+h,)迅速減(jian)小，然(ran)(ran)(ran)后(hou)趨于(yu)穩定，其中(zhong)輻射(she)(she)換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)h1在總換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)中(zhong)的占比(bi)(bi)為60%~80%[120],且(qie)在凝(ning)固中(zhong)后(hou)期(qi)，0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓(ya)(ya)力(li)下，總界(jie)面(mian)(mian)換熱(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)基本相等。由此可知，低(di)壓(ya)(ya)下，加(jia)壓(ya)(ya)對由固態收(shou)縮(suo)形成(cheng)界(jie)面(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的尺(chi)寸(cun)影響幾乎可以(yi)忽略不(bu)計。
根據以(yi)上討論可知(zhi)(zhi)，凝固(gu)(gu)(gu)結束(shu)后，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)主要(yao)(yao)通(tong)(tong)過氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)和(he)輻射(she)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)兩種(zhong)方式進行(xing)，因加壓(ya)(ya)對(dui)輻射(she)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)影響(xiang)(xiang)很小，那(nei)(nei)么加壓(ya)(ya)主要(yao)(yao)通(tong)(tong)過改變界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，從(cong)而(er)(er)起(qi)到強化(hua)冷卻(que)的(de)(de)效果(guo)。同時，界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)主要(yao)(yao)由(you)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)和(he)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)尺(chi)寸(cun)(cun)決定，因壓(ya)(ya)力(li)(li)從(cong)0.1MPa增加至2MPa,氬氣(qi)(qi)(qi)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)變化(hua)很小，進一步可知(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)力(li)(li)主要(yao)(yao)通(tong)(tong)過改變界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)宏觀平(ping)均(jun)尺(chi)寸(cun)(cun)影響(xiang)(xiang)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，進而(er)(er)改變界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)總換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)。此外，壓(ya)(ya)力(li)(li)對(dui)固(gu)(gu)(gu)態收縮導(dao)(dao)(dao)(dao)致的(de)(de)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)(cun)影響(xiang)(xiang)幾乎可以(yi)忽略(lve)不計(ji)，那(nei)(nei)么壓(ya)(ya)力(li)(li)主要(yao)(yao)通(tong)(tong)過改變由(you)凝固(gu)(gu)(gu)收縮導(dao)(dao)(dao)(dao)致界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的(de)(de)尺(chi)寸(cun)(cun)，從(cong)而(er)(er)影響(xiang)(xiang)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)。為了評(ping)估壓(ya)(ya)力(li)(li)對(dui)凝固(gu)(gu)(gu)收縮導(dao)(dao)(dao)(dao)致界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)形(xing)成的(de)(de)影響(xiang)(xiang)，利(li)用界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)對(dui)界(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)宏觀平(ping)均(jun)尺(chi)寸(cun)(cun)（wm)進行(xing)計(ji)算(suan)，計(ji)算(suan)公式如下：
式中，hz3為宏觀(guan)界面換熱(re)(re)系(xi)數，通過將(jiang)測溫數據作為輸入(ru)量，利用Beck 非(fei)線性求解法(fa)獲得，計算流程(cheng)如圖2-78所示。在(zai)整個凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)中，界面氣(qi)(qi)隙宏觀(guan)平均尺(chi)寸(cun)（wm)明顯小于(yu)因固(gu)態(tai)收縮(suo)導(dao)致(zhi)的(de)界面氣(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)（wgap),同時，兩者差值(zhi)（wgap-wm)隨著(zhu)壓力(li)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)而增(zeng)大(da)（圖2-90).這(zhe)表明在(zai)鑄錠(ding)和鑄型(xing)間存在(zai)一定的(de)固(gu)－固(gu)接觸區或微間隙區。這(zhe)些區域的(de)面積(ji)隨著(zhu)壓力(li)的(de)增(zeng)大(da)而增(zeng)大(da)，從而導(dao)致(zhi)傳(chuan)導(dao)換熱(re)(re)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)，這(zhe)與鑄錠(ding)表面粗糙(cao)度的(de)實驗結果符合(he)，也進(jin)一步說明了加(jia)(jia)壓對界面氣(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)的(de)影(ying)響主要集(ji)中在(zai)凝(ning)(ning)固(gu)收縮(suo)階段。
因此(ci)，加壓主(zhu)要(yao)通過抑制(zhi)由凝(ning)固收縮導致的(de)氣(qi)隙形成，增大固固接觸(chu)或微(wei)氣(qi)隙的(de)界(jie)(jie)面(mian)(mian)面(mian)(mian)積，強化鑄錠和鑄型界(jie)(jie)面(mian)(mian)完全接觸(chu)狀態，從而增加界(jie)(jie)面(mian)(mian)氣(qi)體導熱換熱系數(shu)；此(ci)外，加壓下，界(jie)(jie)面(mian)(mian)換熱系數(shu)的(de)增加，加快了鑄錠固態收縮，導致凝(ning)固初期由固態收縮引(yin)起的(de)氣(qi)隙的(de)尺寸快速增大。
