冶金工业在国民经济中起着重要作用,核能技术在各行业的应用也越来越广泛。在金属冶炼和核反应堆运行的过程中,如果高温熔融物与冷却剂非正常接触（fuel-coolant interaction,简称“FCI”）就有可能导致强烈的爆炸。近年来冶金行业发生了大量的安全事故,其中蒸汽爆炸事故就是其中之一。在核能领域,也有类似的事故发生。由于发生蒸汽爆炸的时间极短,其中涉及的物理现象又十分的复杂,因此其爆炸机理一直都未被完全了解。关于熔融金属与水的研究其实并不全面,因此开展高温熔融金属液柱与冷却水的相关实验,探究蒸汽爆炸的过程与机理,蒸汽爆炸产生的压力波的大小以及对人员可能造成的危害,对FCI事故的预防和安全评价具有一定的意义。本文通过中频熔融炉系统对金属进行融化,通过高速摄像机系统拍摄熔融金属与冷却水相互作用的过程,通过瞬态压力采集系统对实验压力进行记录,对熔融铁与水相互作用机理进行了探讨。实验分为（M≤600g）和（M≥1000g）两个部分,并且实验中分别改变了熔融金属的质量、下落高度和冷却水水位,并开展了不同种类不锈钢与冷却水相互作用的对比实验。在实验中发现,实验过程中在水箱的某个位置上发生蒸汽爆炸时,爆炸可能会对整个液柱都产生影响,也可能只对液柱的局部产生影响。在（M≤600g）实验中,蒸汽爆炸产生的压力波随着熔融铁质量的增大而增大,最大超压为45.7k Pa,随着熔融铁下落高度的增加先增大后减小,最大超压为37.5k Pa。在（M≥1000g）实验中,熔融不锈钢201与水作用发生蒸汽爆炸的最大超压达到156.2k Pa。计算能量转化率时,考虑了压力波的衰减作用,结合水中爆炸的经验公式,计算最大的能量转化率为0.1283%,绝大多数的能量都耗散到了冷却水与空气中,同时基于能量转化率计算出来的伤害范围也偏小。在（M≤600g）实验中发现熔融铁下落高度的增加会导致熔融铁液柱的连续性降低,呈多段间断式下落,这种分段式的下落是导致蒸汽爆炸先增大后减小的主要原因。对实验产物的形态和形成机理进行了分析,金属产物从整体上可以分为三种类型:无碎化、部分碎化和完全碎化。完全碎化的情况只出现了6次,每一次都发生了蒸汽爆炸。熔融金属与冷却水相互作用能否发生蒸汽爆炸现象,与熔融物能否发生碎化以及金属本身的物理性质有关。对（M≤600g）实验下不同熔融金属质量与不同下落高度的实验,进行了气体产物的收集,我们发现实验中铁与水蒸汽发生了化学反应。氢气体积随着熔融铁液柱质量的增大而增大,最多为98.3m L。氢气的量随下落高度的增加并没有明显的变化规律,体积为58.3～74.8m L之间。反应生成的氢气对蒸汽爆炸的发生起到一定程度的影响,物理作用与化学反应两者共同作用导致了蒸汽爆炸的发生。