4月16日，在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）、上海有色网金属交易中心、山东爱思信息科技有限公司主办，中亿丰金益(苏州)科技有限公司、乐至县乾润招商服务有限公司协办的AICE2025SMM(第二十届)铝业大会暨铝产业博览会——铝熔铸技术论坛上，苏州市应急管理局高级工程师、驻班专家周应泉对“铝及铝合金半连续（深井）铸造熔融铝遇水爆炸事故的成因与防范”进行了分享。
其对相关事故案例进行了分析。
爆炸（机理）成因
熔融铝遇水爆炸的（机理）成因
为什么熔融铝会发生如此大爆炸事故呢，这和熔融铝遇水爆炸的特殊性有关。熔融铝遇水爆炸在国内很多认为只是“蒸汽爆炸”，而事实上熔融铝遇水“蒸汽爆炸”不足以产生那么大爆炸威力和传输距离，实际上熔融铝遇水爆炸由物理爆炸和化学爆炸两部分组成。它们爆炸机理如下：
物理爆炸（蒸汽爆炸）
熔融铝遇水，由于两种液体密切接触，温差巨大，且水的沸点远远低于熔融铝的熔体温度，由于快速的热运动，其温度迅速达到沸点以上并达到一种过热状态，水瞬间蒸发为气体，体积膨胀1600多倍（美铝协一说1700倍，）（水在100℃，一个标准大气压下，水的的体积比分别为：液态下0.00104344m³/Kg，气态下（蒸汽）1.6736m³/Kg）。特别在铸井狭小的空间条件下，形成一定幅值的压力波，需要释放膨胀产生能量，随即发生爆炸，使高温熔融铝飞溅，但由于蒸汽爆炸很快在有限范围内释放蒸汽爆炸威力也不大，，熔融铝最远可飞出爆炸中心点30m，造成伤害事故，飞溅一般不会造成最严重的伤害，而最主要伤害来自于下面化学（氧化）反应所爆炸。
化学爆炸（氧化爆炸）
可见熔融铝遇水氧化爆炸产生巨大威力，其危害是巨大的。因此，熔融铝遇水爆炸最主要是氧化爆炸，产生最大的破坏力，极易造成重大人员伤亡和巨额财产损失。
（2）熔融铝碎末化作用
金属铝在自然界是非常活泼的金属因素，一旦其暴露于空气中，铝的表面急速氧化（时间极短），表面形成致密的氧化膜，使表面钝化，阻止进一步氧化。因此，铝氧化在一般条件是不会发生爆炸。那为什么熔融铝遇水会发生爆炸呢？这主要是高温熔融铝遇水碎末化的作用。下图是模拟铸造过程中熔融铝漏铝下泄产生碎末化的过程示意图，实际过程比模拟图要复杂得多。
熔融铝碎末化作用过程：
第一步直接凝固：当熔融铝在铸造过程中突然漏铝，起初，下泄的熔融铝相对于冷却水来说，占比较少，很快就凝固了，不会发生熔融铝遇水爆炸。
第二步形成保护膜：随着时间的推移（这个时间也极短），熔融铝下泄量急剧增大，加之水温也快速上升，凝固的金属表面温度也非常高，造成下泄熔融铝凝固的表面遇水后迅速形成一层气体保护膜（幕），保护膜（幕）隔绝冷却水继续冷却凝固的金属表面，从而极大降低了冷却效果。
熔融铝碎末化作用过程：
第三步形成蒸汽压：由于保护膜（幕）作用大大减缓了对下泄熔融铝的冷却效果，使冷却作用无法穿透到下泄漏铝的中心部位和被大量固体遮挡或包裹的部分熔体，熔融铝与水及水蒸气充分混和的过程。致使漏铝中心部位的熔融金属很难全部凝固，在压力的作用下，使部分水和水蒸气通过凝固缝隙进入下泄熔融铝的中心区域，其造成下泄熔融铝中心区域熔融铝、高温水滴、水蒸气混和在一起。此时中心部位高温液体水滴和水蒸气被熔融铝包裹、覆盖，这时候被包覆盖水瞬间蒸发为气体，气体急速膨胀，产生巨大的压力。
第四步形成熔融铝碎末化：由于巨大的压力作用下，形成一定幅值的压力波，压力在释放过程产生急速热运动，此时在蒸汽膨胀和热运动作用下，对被包裹、覆盖的未凝固熔融铝进行充分切割、破碎，如此反复，使熔融铝急速、充分碎末化。
第五步熔融碎末铝与水发生氧化反应：熔融铝碎末化后，其每一个细小的熔融铝颗粒比表面急剧增大 ，这样碎末化的熔融铝颗粒急速与水蒸气充分混和后，使碎末化熔融铝颗粒与水蒸汽进行了急速充分的氧化反应，类似高浓度熔融铝粉与水蒸气的氧化反应，瞬间产生巨大化学能，这些能量的释放，形成威力巨大爆炸。爆炸在铸井狭小空间被进一步放大，这和粉尘爆炸完全相类似，由于是高温熔融铝颗粒，其爆炸威力甚至超过铝粉尘爆炸的威力，爆炸威力传输距离远，可达200米开外，极可能造成巨大的人员伤亡和财产损失。
防范措施(主要)
熔融铝遇水爆炸防范措施
对于熔铸企业来说，半连续（深井）铸造工序，熔融铝遇水爆炸事故是熔铸车间最大的安全隐患和最大的危害事故，我们在项目设计、建设和生产过程中必须严加防范。防止铸井熔融铝爆炸事故的发生，根据熔融铝爆炸的成因和多年经验教训以及参考国内外事故资料及有关规范要求，防范熔融铝遇水爆炸事故发生，其核心是阻断熔融铝与水接触，方法是”测、断、排〞，通过“七点联动”方式阻断熔融铝下泄进入铸井，达到阻止或延缓熔融铝遇水爆炸发生。其主要防范措施如下：
（1）优化工艺配置：
A、熔铸生产线与其他生产线分开设置。
B、配置宜采用熔炼炉+保温炉+铸造机的流程布置。
C、保温炉（静置炉）宜采用倾动式保温炉，特别是容量大的保温炉（静置炉），一旦发生大量漏铝、停电、停水等异常情况可立即自动倾动回翻，阻止漏铝进一步扩大，从而有效降低熔融铝遇水爆炸事故风险。
（2）设置“七点联动”
第一点：浇铸（注）炉出口流槽液位控制联动：铸造供流过程中，保温炉出口供流流槽最高液位不应高于流槽上缘最低点25 mm，且最高液位持续时间不应超过15 s，低液位持续时间不应超过10 s，应预先连续报警，达到设定的持续时间后再联锁。
第二点：供流流槽与或分配流槽（铸盘）入口处液位控制联动（核心条款）：① 液位控制若采用分配流槽或铸造盘（模盘）入口（或每一个流道）液位控制，铸造稳态时，分配流槽或铸造盘入口铝液高度应控制在正常液位±3 mm范围内。在3 s内最低超过-5 mm或最高超过＋20 mm（上限均不应超过分配流槽或铸造盘最高液位上限），或突降突升超过＋10/-5mm，在3 s内应警示报警；在3 s内最低超过-10 mm，或在15 s内最高超过＋30mm（上限均不应高于分配流槽或铸造盘最高液位上限），或在5 s内突降突升超过±20 mm，应紧急报警并有序终止铸造。（突降及低液位是核心之核心）② 液位控制若采用结晶器液位内控制的，铸造稳态时，结晶器铝液高度应控制在正常液位±2mm内。液位波动超过－3/＋15 mm，应警示报警；在3 s内低液位超过－5 mm（电磁铸造外，低液位均不应低于结晶器下缘10 mm），或在10 s内高液位超过＋20 mm（高液位均不应高于结晶器上缘10 mm），应紧急报警并有序终止铸造。（突降及低液位是核心之核心）
第三点：冷却水流量、压力和温度控制联动：① 铸造冷却水供水压力不应低于0.15 MPa或高于0.5MPa（不包括芯子水）。当冷却水压力低于0.12 MPa时应警示报警；当冷却水压力低于0.1 MPa时应紧急报警，在3 s内启动应急水并有序终止铸造。② 铸造稳态下，铸造水流量应控制在±3%，超过±10%应警示报警，超过-20%时应紧急报警，在3 s内启动应急水并有序终止铸造。③ 对冷却水温进行监控，冷却水应控制在22～32℃，进水温度超过42 ℃时应报警，并采取相应措施，对于铸造速度大于50mm/min，应有序终止铸造。
第四点：铸造速度控制联动：铸造稳态下，设定铸造速度为60 mm/min及以下的，速度偏差为±5 mm/min时应报警，±8 mm/min时应停止铸造；设定铸造速度大于60 mm/min时，速度偏差大于±5%时应报警，大于±8%时应停止铸造。（核心条款）
第五点：铸造机突然停电、停水联动：铸造过程中，铸造机突然停电、停水时，应急水启动，同时应立即启动连锁，有序终止铸造。
第六点：铸造温度升高联动：铸造稳态时，铸造温度超过设定温度10℃时，应警示报警；铸造温度超过设定温度 15℃时，且铸造速度大于80 mm/min，应紧急报警并有序终止铸造。
第七点：铸造井排水（回水）水温突升联动：铸造过程中，铸造井出水口（回水）水温在较短时间快速突升，应启动报警连锁。
（3）标准规范要求
①现有工艺隔离墙事宜。② 应急冷却水设置问题。③结晶器水孔式情况。包括不限于：应急池的设置、安全监测的设置与参数设定、钢丝绳卷径比、安全系数等等。
监测预警讨论
具有企业日常安全管理信息维护、关键安全数据实时监测、视频在线监控，以及实时报警、智能预警等功能；监管应用端支持应急管理部门对本行政区域内企业实现关键安全数据监测报警、安全风险预警、日常安全管理等情况在线查看、统计分析和跟踪督导等功能。监测预警系统根据企业固有安全风险、关键安全数据报警处置、现场管理等情况动态研判企业安全风险，分为红（重大风险）、橙（较大风险）、黄（一般风险）、蓝（低风险）四级，实时向企业和应急管理部门发送预警信息。
（2）技术探讨
1、热成像技术分析。
2、机器狗、AI监测。
3、铸造漏铝声纳监测。
结束语
企业管理层面
