受(shou)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠凝固收縮和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)受(shou)熱(re)膨脹的影響(xiang)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)接(jie)觸隨之發(fa)生變化，即形成氣(qi)隙，如下圖所(suo)示(shi)。當鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)間(jian)氣(qi)隙形成以后，鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠向鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)的傳(chuan)熱(re)方式(shi)不只是(shi)簡單的傳(chuan)導(dao)傳(chuan)熱(re)，同時存在小區(qu)域的氣(qi)體導(dao)熱(re)和(he)輻射傳(chuan)熱(re)，導(dao)致鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)錠－鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面熱(re)阻(zu)（1/hz)發(fa)生非線性變化。界面熱(re)量傳(chuan)輸可分為如下三個階(jie)段(duan)。
階段1: 在凝(ning)固(gu)(gu)初期，當表(biao)面(mian)溫(wen)(wen)度(du)略低于鑄(zhu)錠(ding)液相線溫(wen)(wen)度(du)時，在鑄(zhu)錠(ding)外(wai)表(biao)面(mian)會形成(cheng)一定厚度(du)的半固(gu)(gu)態(tai)殼；此時，在液體(ti)靜壓(ya)力(li)和(he)外(wai)界(jie)(jie)(jie)壓(ya)力(li)（如(ru)凝(ning)固(gu)(gu)壓(ya)力(li)和(he)大氣壓(ya)等）的作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)，鑄(zhu)錠(ding)和(he)鑄(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面(mian)處于完全接觸狀(zhuang)態(tai)，如(ru)圖2-84(a)所示，因而界(jie)(jie)(jie)面(mian)的固(gu)(gu)固(gu)(gu)接觸熱量(liang)傳輸方式在界(jie)(jie)(jie)面(mian)傳熱過(guo)程中起主導(dao)作(zuo)(zuo)用(yong), 此界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏觀平均換熱系數hz1可表(biao)示為
h21=a+b·(P1+P3) （2-167)
式中，a和b為常量；Ph為液體靜壓力；Ps為外(wai)界壓力。
階(jie)段(duan)2: 在(zai)給定(ding)外界(jie)(jie)(jie)(jie)壓力(li)和(he)液(ye)體靜壓力(li)條件下，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態殼(ke)(ke)的強度存(cun)在(zai)一個臨界(jie)(jie)(jie)(jie)值σm;隨著凝固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)的進(jin)行，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態殼(ke)(ke)的強度不(bu)斷增(zeng)大；當強度大于(yu)(yu)臨界(jie)(jie)(jie)(jie)值時，半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態殼(ke)(ke)定(ding)型；隨后鑄(zhu)(zhu)錠半(ban)(ban)固(gu)(gu)(gu)態殼(ke)(ke)逐(zhu)漸與鑄(zhu)(zhu)型分離(li)，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)積逐(zhu)漸減小，氣隙在(zai)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)某(mou)些位(wei)置形成(cheng)(cheng)且其尺(chi)寸(cun)逐(zhu)漸增(zeng)大，導(dao)致鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)處于(yu)(yu)半(ban)(ban)完全接(jie)(jie)觸(chu)(chu)狀(zhuang)態，如圖(tu)2-84(b)所示。在(zai)此(ci)階(jie)段(duan)，氣隙的尺(chi)寸(cun)主要(yao)(yao)受由(you)液(ye)相(xiang)變固(gu)(gu)(gu)相(xiang)發生的凝固(gu)(gu)(gu)收(shou)縮影(ying)響。盡管界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)還存(cun)在(zai)部分固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)，但(dan)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)阻隨著凝固(gu)(gu)(gu)的進(jin)行不(bu)斷增(zeng)大，由(you)于(yu)(yu)鑄(zhu)(zhu)錠和(he)鑄(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)方式的變化，界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)量(liang)傳輸(shu)主要(yao)(yao)由(you)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)傳熱(re)、輻射換熱(re)以及氣相(xiang)導(dao)熱(re)傳熱(re)三(san)分構成(cheng)(cheng)，其中，固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)傳熱(re)仍(reng)然占(zhan)據界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)熱(re)量(liang)傳輸(shu)的主導(dao)地位(wei)。此(ci)階(jie)段(duan)界(jie)(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)宏觀平均換熱(re)系數(shu)hz2可表示為
此外，隨著凝固(gu)(gu)的(de)(de)進(jin)行(xing)，鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型界(jie)(jie)(jie)面(mian)上固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸面(mian)積(ji)逐漸減小，因而階段(duan)1界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏(hong)觀平均(jun)換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)hz1最(zui)大，階段(duan)2界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏(hong)觀平均(jun)換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)hz2值次之(zhi)，階段(duan)3界(jie)(jie)(jie)面(mian)宏(hong)觀平均(jun)換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)hz3值最(zui)小，這(zhe)與(yu)實際凝固(gu)(gu)過程(cheng)中界(jie)(jie)(jie)面(mian)換(huan)熱(re)系(xi)數(shu)逐漸減小的(de)(de)規律相(xiang)互印證。同(tong)(tong)時(shi)，在鑄(zhu)錠(ding)自身重力的(de)(de)作用下，在鑄(zhu)錠(ding)底部(bu)位置，界(jie)(jie)(jie)面(mian)半(ban)完全(quan)接(jie)觸狀態始終貫穿(chuan)整(zheng)個凝固(gu)(gu)過程(cheng)，這(zhe)與(yu)鑄(zhu)錠(ding)頂端界(jie)(jie)(jie)面(mian)固(gu)(gu)固(gu)(gu)接(jie)觸完全(quan)消失有所(suo)不同(tong)(tong)，如圖2-84(d)所(suo)示。
凝(ning)固(gu)壓(ya)力在氣隙的(de)(de)形成(cheng)過程中(zhong)扮(ban)演(yan)了十(shi)分重要的(de)(de)角色(se)。研究表明(ming)，增加(jia)凝(ning)固(gu)壓(ya)力（兆(zhao)帕(pa)級）具有明(ming)顯的(de)(de)強(qiang)化(hua)冷卻(que)效果，但(dan)在界面(mian)熱量傳輸變(bian)化(hua)的(de)(de)三(san)個階段，加(jia)壓(ya)強(qiang)化(hua)冷卻(que)的(de)(de)程度大有不同。
階段1:當壓力(li)在幾兆帕下(xia)變化(hua)時，由于物性參數（如強(qiang)度、密度和(he)導熱系數等）的變化(hua)量可以忽略(lve)不計(ji)，壓力(li)對(dui)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型界(jie)面(mian)完全接觸狀態影響(xiang)較小，根(gen)據(ju)式(shi)（2-166)可知，壓力(li)對(dui)界(jie)面(mian)宏觀平均換熱系數的影響(xiang)可以忽略(lve)不計(ji)，因此增加壓力(li)對(dui)階段1的界(jie)面(mian)換熱影響(xiang)很小。
階段(duan)2:在此階段(duan)，鑄錠和(he)鑄型(xing)界面非完全接觸狀態主要由凝(ning)固收縮(suo)控制。
隨著壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)增加，半固態(tai)殼抵(di)抗變(bian)(bian)形所需(xu)臨界(jie)(jie)強(qiang)度增大(da)，因而加壓(ya)(ya)(ya)能夠(gou)抑(yi)(yi)制界(jie)(jie)面(mian)非(fei)完全(quan)接(jie)觸(chu)狀(zhuang)態(tai)的(de)形成，有(you)助于將(jiang)界(jie)(jie)面(mian)在整個凝固過程中實現保(bao)持固固接(jie)觸(chu)的(de)狀(zhuang)態(tai)。例如，隨著壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)增加，H13表(biao)面(mian)上的(de)坑(keng)變(bian)(bian)得淺平(ping)，且數(shu)量逐漸減少，意味著鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)表(biao)面(mian)越來越光滑，粗糙度減小，鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)處的(de)固固接(jie)觸(chu)面(mian)積(ji)增大(da)。根據式（2-168)可知，界(jie)(jie)面(mian)宏觀平(ping)均傳熱(re)系(xi)數(shu)與(yu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)趨于正比關(guan)系(xi)，加壓(ya)(ya)(ya)能夠(gou)顯著提升此(ci)階段(duan)界(jie)(jie)面(mian)宏觀平(ping)均換熱(re)系(xi)數(shu)。因此(ci)，增加壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)能夠(gou)強(qiang)化(hua)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型間界(jie)(jie)面(mian)固固接(jie)觸(chu)狀(zhuang)態(tai)，抑(yi)(yi)制由凝固收縮導致界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)隙的(de)形成，加快鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型界(jie)(jie)面(mian)傳遞，強(qiang)化(hua)冷(leng)卻效果(guo)明顯。
階段3:界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)(de)長大主要受控(kong)于(yu)固態收縮(suo)。隨著界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸的(de)(de)變(bian)大，外(wai)界(jie)(jie)逐步與界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)連通，在(zai)壓(ya)力(li)的(de)(de)作用下(xia)，氣(qi)體(ti)(ti)逐漸進入界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)內，進而導(dao)(dao)致界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)與外(wai)界(jie)(jie)之間的(de)(de)壓(ya)差趨于(yu)零，壓(ya)力(li)對界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)的(de)(de)影響逐漸消失。此階段，氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換熱(re)(re)與輻射換熱(re)(re)為界(jie)(jie)面換熱(re)(re)的(de)(de)主要方式(shi)。其中氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換熱(re)(re)系數(shu)(shu)（hc,g)主要由氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)內氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)系數(shu)(shu)（kgap)和界(jie)(jie)面氣(qi)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸（wgap)決定，作為計算氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)換熱(re)(re)系數(shu)(shu)的(de)(de)重要參數(shu)(shu)，在(zai)給定壓(ya)力(li)下(xia)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)系數(shu)(shu)（kgap)可由下(xia)列公式(shi)進行計算：
綜上所述，在通(tong)過氣體維持(chi)壓(ya)力的(de)加(jia)壓(ya)條件下，壓(ya)力對界面換熱系數的(de)影響主要集中(zhong)在界面氣隙形成的(de)第二階段，即在鑄錠殼凝(ning)固(gu)收(shou)縮階段加(jia)壓(ya)通(tong)過增大鑄錠殼抵抗變形所需臨界強度從而(er)改善界面換熱，起(qi)到強化冷卻(que)的(de)作用。
以(yi)H13在0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓力下凝固(gu)為(wei)例，其(qi)凝固(gu)壓力通過(guo)(guo)充入氬氣(qi)獲(huo)得。為(wei)了分(fen)(fen)析加壓對界面(mian)氣(qi)隙(xi)尺寸和(he)(he)換(huan)熱(re)方式的(de)(de)影響規律，采用埋設熱(re)電(dian)偶以(yi)及位(wei)移(yi)傳(chuan)感器(qi)實驗(yan)，同時(shi)測(ce)量(liang)(liang)凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型溫度變(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線以(yi)及其(qi)位(wei)移(yi)變(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線，其(qi)中(zhong)，1#和(he)(he)2#熱(re)電(dian)偶分(fen)(fen)別測(ce)量(liang)(liang)離鑄(zhu)錠外表(biao)(biao)面(mian)10mm和(he)(he)15mm位(wei)置處(chu)鑄(zhu)錠溫度變(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線；3#和(he)(he)4#熱(re)電(dian)偶分(fen)(fen)別測(ce)量(liang)(liang)鑄(zhu)型內表(biao)(biao)面(mian)5mm和(he)(he)10mm位(wei)置處(chu)鑄(zhu)型的(de)(de)溫度變(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線；位(wei)移(yi)傳(chuan)感器(qi)LVDT1和(he)(he)LVDT2的(de)(de)探頭位(wei)置離鑄(zhu)型內表(biao)(biao)面(mian)徑向距離均為(wei)5mm,分(fen)(fen)別插入鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型中(zhong)測(ce)量(liang)(liang)凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)其(qi)位(wei)移(yi)變(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線。測(ce)量(liang)(liang)溫度和(he)(he)位(wei)移(yi)變(bian)化(hua)(hua)(hua)曲線的(de)(de)裝置如圖(tu)2-85所(suo)示。
溫(wen)度測(ce)量(liang)曲(qu)線如圖2-86所示，對于鑄錠溫(wen)度測(ce)量(liang)曲(qu)線，存在“陡升(sheng)”和(he)“振蕩(dang)”區(qu)域，這主要由(you)熱電偶預熱和(he)澆注引起鋼(gang)液湍(tuan)流分別造成。隨著凝固過程的(de)進行，鑄型溫(wen)度升(sheng)高，鑄錠溫(wen)度不斷降低。
因(yin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)幾(ji)乎(hu)難(nan)以通過實驗進行準確(que)測量，因(yin)而(er)可(ke)通過數(shu)值計(ji)算(suan)的(de)方式(shi)獲得(de)，即(ji)以測量的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)變(bian)化曲線作為輸入量，采用Beck 非(fei)線性求解法，計(ji)算(suan)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Twm),由于鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)非(fei)鏡(jing)面(mian)(mian)，有一定粗糙度(du)(du)，因(yin)而(er)計(ji)算(suan)所得(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)（Tw,i)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Tw,m)均為宏(hong)觀(guan)平均表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，計(ji)算(suan)結果(guo)如(ru)圖(tu)2-87所示。當壓力一定時(shi)，在鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)換熱(re)以及鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)散熱(re)的(de)影響(xiang)下，鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)（Tw,i)在整個(ge)凝固過程中持續降(jiang)低(di)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)（Tw,m)先增加而(er)后(hou)逐漸降(jiang)低(di)。隨(sui)著(zhu)壓力從0.1MPa增加至2MPa,鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)降(jiang)溫(wen)(wen)(wen)速(su)率和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)內(nei)(nei)(nei)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)升溫(wen)(wen)(wen)速(su)率明顯(xian)加快，表(biao)(biao)(biao)(biao)明加壓對鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)界面(mian)(mian)間換熱(re)速(su)率影響(xiang)顯(xian)著(zhu)。
當(dang)壓(ya)力(li)一定(ding)時(shi)，界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)間的變(bian)化(hua)(hua)關系(xi)可通過凝固過程(cheng)中鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)位(wei)移變(bian)化(hua)(hua)曲線獲得。基于位(wei)移傳感器(qi)(qi)的位(wei)移測(ce)量結果，所(suo)(suo)得界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)間的變(bian)化(hua)(hua)關系(xi)如圖(tu)2-88(a)所(suo)(suo)示，在0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)，界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)間變(bian)化(hua)(hua)規律(lv)基本(ben)相似。以(yi)2MPa為(wei)例(li)，在凝固初期，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)、鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)和位(wei)移傳感器(qi)(qi)之間存(cun)在巨大(da)溫差(cha)，使得位(wei)移傳感器(qi)(qi)附近的鋼液迅(xun)速凝固，以(yi)至于無法測(ce)量階段2 中凝固收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)(dao)致(zhi)的氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)；同時(shi)，鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)和鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)初期溫差(cha)巨大(da)，加(jia)速了鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)升(sheng)溫膨脹(zhang)和鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)冷卻收(shou)縮(suo)(suo)，因而(er)在界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)隨(sui)時(shi)間變(bian)化(hua)(hua)曲線前段不存(cun)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)緩慢增(zeng)長(chang)部分，取而(er)代(dai)之的是(shi)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)隨(sui)時(shi)間的陡升(sheng)，而(er)且氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)寬(kuan)度(du)(du)的陡升(sheng)很大(da)程(cheng)度(du)(du)由鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)固態收(shou)縮(suo)(suo)所(suo)(suo)致(zhi)。因此，位(wei)移傳感器(qi)(qi)所(suo)(suo)測(ce)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)僅包含了固態收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)(dao)致(zhi)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)形成部分，無因凝固收(shou)縮(suo)(suo)形成氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)部分。在低壓(ya)下(xia)，增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)對(dui)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)和鑄(zhu)(zhu)錠(ding)(ding)的密度(du)(du)影(ying)響(xiang)很小，幾乎可以(yi)忽略不計(ji)，所(suo)(suo)以(yi)增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)對(dui)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)固態收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)(dao)致(zhi)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)的尺(chi)寸(cun)影(ying)響(xiang)非常小，所(suo)(suo)以(yi)在0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)，界(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)傳感器(qi)(qi)量的最大(da)值幾乎相同，約(yue)為(wei)1.27mm。
根據(ju)氬氣(qi)(qi)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨(sui)壓力的變(bian)化(hua)情況［圖2-89(a)]、凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)界面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙測量(liang)曲(qu)線和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)錠(ding)外表(biao)面(mian)(mian)(mian)以(yi)及鑄(zhu)(zhu)型內表(biao)溫度(du)的變(bian)化(hua)曲(qu)線，利(li)用式(shi)（2-171)和(he)(he)式(shi)（2-172)可獲得氣(qi)(qi)隙形(xing)成階段3中(zhong)(zhong)(zhong)界面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)hc,g和(he)(he)輻(fu)射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)hr,以(yi)及換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)方(fang)式(shi)比(bi)(bi)(bi)(bi)例關系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)，結果如圖2-89(b)所示。輻(fu)射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)不受界面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)(cun)的影響，在(zai)整個凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，基本保持(chi)不變(bian)；相(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)之下，氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)主要由氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)和(he)(he)面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)(cun)共(gong)同決(jue)定，與氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)成正比(bi)(bi)(bi)(bi)，與界面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)(cun)成反比(bi)(bi)(bi)(bi)，因而在(zai)凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氣(qi)(qi)體(ti)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)規律與界面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙尺(chi)寸(cun)(cun)的變(bian)化(hua)過(guo)程(cheng)截然相(xiang)反，呈現(xian)先迅(xun)速減(jian)小，然后趨于定值(zhi)。在(zai)各個壓力條件(jian)下，隨(sui)著凝(ning)(ning)固(gu)的進行，界面(mian)(mian)(mian)總換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)（hc,g+h,)迅(xun)速減(jian)小，然后趨于穩定，其中(zhong)(zhong)(zhong)輻(fu)射換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)h1在(zai)總換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)中(zhong)(zhong)(zhong)的占比(bi)(bi)(bi)(bi)為60%~80%[120],且在(zai)凝(ning)(ning)固(gu)中(zhong)(zhong)(zhong)后期，0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa壓力下，總界面(mian)(mian)(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)基本相(xiang)等。由此可知，低壓下，加壓對由固(gu)態收縮(suo)形(xing)成界面(mian)(mian)(mian)氣(qi)(qi)隙的尺(chi)寸(cun)(cun)影響幾乎可以(yi)忽(hu)略不計(ji)。
根據以(yi)上討論可(ke)知(zhi)，凝固(gu)(gu)結束后(hou)，界(jie)(jie)面(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)主要(yao)(yao)通過氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)和輻射(she)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)兩種方式進行(xing)，因加(jia)壓(ya)對(dui)輻射(she)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)的影(ying)(ying)響(xiang)很小，那么(me)加(jia)壓(ya)主要(yao)(yao)通過改(gai)變界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)，從而起到強(qiang)化冷(leng)卻的效果。同時，界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)主要(yao)(yao)由(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)和界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)尺(chi)寸(cun)決定，因壓(ya)力(li)從0.1MPa增加(jia)至(zhi)2MPa,氬氣(qi)(qi)(qi)(qi)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)變化很小，進一步(bu)可(ke)知(zhi)壓(ya)力(li)主要(yao)(yao)通過改(gai)變界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)宏觀平(ping)均(jun)尺(chi)寸(cun)影(ying)(ying)響(xiang)界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)，進而改(gai)變界(jie)(jie)面(mian)總(zong)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)。此外，壓(ya)力(li)對(dui)固(gu)(gu)態收縮(suo)導(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)的界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)尺(chi)寸(cun)影(ying)(ying)響(xiang)幾乎可(ke)以(yi)忽略不計，那么(me)壓(ya)力(li)主要(yao)(yao)通過改(gai)變由(you)凝固(gu)(gu)收縮(suo)導(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)的尺(chi)寸(cun)，從而影(ying)(ying)響(xiang)界(jie)(jie)面(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)。為了評估壓(ya)力(li)對(dui)凝固(gu)(gu)收縮(suo)導(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)形成的影(ying)(ying)響(xiang)，利(li)用(yong)界(jie)(jie)面(mian)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數(shu)對(dui)界(jie)(jie)面(mian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙(xi)宏觀平(ping)均(jun)尺(chi)寸(cun)（wm)進行(xing)計算，計算公式如下：
式中(zhong)，hz3為宏(hong)觀(guan)界面換(huan)熱(re)系數，通過(guo)(guo)將測溫數據作為輸入量，利用Beck 非(fei)線(xian)性(xing)求解法獲得，計算(suan)流程(cheng)如圖2-78所示。在整個凝固過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，界面氣隙宏(hong)觀(guan)平(ping)均尺寸（wm)明(ming)顯(xian)小于因固態收(shou)(shou)縮導致(zhi)的(de)界面氣隙尺寸（wgap),同時(shi)，兩者差值(zhi)（wgap-wm)隨著壓力的(de)增加(jia)而(er)增大(da)（圖2-90).這表(biao)明(ming)在鑄錠和鑄型間存在一定的(de)固－固接(jie)觸區或微(wei)間隙區。這些區域(yu)的(de)面積(ji)隨著壓力的(de)增大(da)而(er)增大(da)，從而(er)導致(zhi)傳導換(huan)熱(re)的(de)增加(jia)，這與(yu)鑄錠表(biao)面粗糙(cao)度的(de)實驗(yan)結果(guo)符(fu)合，也進一步(bu)說明(ming)了(le)加(jia)壓對(dui)界面氣隙尺寸的(de)影響主要集中(zhong)在凝固收(shou)(shou)縮階段(duan)。
因此(ci)，加(jia)(jia)(jia)壓主要通過抑制(zhi)由(you)凝固(gu)收(shou)縮(suo)(suo)導(dao)(dao)致(zhi)的(de)氣隙(xi)形成，增(zeng)(zeng)大固(gu)固(gu)接(jie)觸或(huo)微氣隙(xi)的(de)界(jie)面面積，強(qiang)化鑄錠和鑄型界(jie)面完全接(jie)觸狀態(tai)(tai)，從而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)界(jie)面氣體導(dao)(dao)熱(re)換(huan)熱(re)系數(shu)；此(ci)外，加(jia)(jia)(jia)壓下，界(jie)面換(huan)熱(re)系數(shu)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，加(jia)(jia)(jia)快了鑄錠固(gu)態(tai)(tai)收(shou)縮(suo)(suo)，導(dao)(dao)致(zhi)凝固(gu)初期由(you)固(gu)態(tai)(tai)收(shou)縮(suo)(suo)引(yin)起的(de)氣隙(xi)的(de)尺寸(cun)快速(su)增(zeng)(zeng)大。
