Основная масса металла, прокатываемого в горячем состоянии, охлаждается на холодильниках или на воздухе в штабелях. Однако некоторые средне- и высокоуглеродистые, низко- и высоколегированные стали и сплавы требуют после горячей прокатки регулируемого охлаждения, главным образом замедленного. Это вызвано необходимостью предохранить прокат от образования поверхностных и внутренних трещин, а также для того, чтобы снять остаточные напряжения и получить необходимую структуру и механические свойства металла. В зависимости от состава, предъявляемых требований, склонности к образованию пороков, связанных с охлаждением, сталь после прокатки охлаждают по различным режимам.
Обычное охлаждение металла производится на воздухе, на стеллажах, на холодильниках. Основное требование при обычном охлаждении — как можно быстрее достичь охлаждения стали. Для этой цели прокатанные полосы укладывают в один ряд, часто с промежутками между ними.
Некоторые марки стали, например рессорную, которая должна поставляться с определенной твердостью, охлаждают на стеллажах таким образом, что полосы, поставленные на ребро и прижатые одна к другой, передвигаются по холодильнику в один ряд по высоте. При охлаждении проката с образованием сплошной массы обычно удается получитъ требуемую твердость. При охлаждении полос при поштучной укладке твердость получается более высокой, чем это требуется. Охлаждение сортовой стали проводят на воздухе и на холодильниках.
Конструкция и размеры холодильников должны обеспечивать охлаждение прокатываемого металла до 50°С и ниже.
Продолжительность охлаждения полос определяют по формулеМ. Я. Бровмана
Tохл = 0,537θп•Ст/(Fт•Gп). (84)
где Тохл — время охлаждения, ч; θп — масса одной полосы, кг; Ст — теплопроводность металла, Дж/(кг-град); Gп — постоянная лучеиспускания [Gп=18,5 Дж/(м2-град)]; Fт — теплоотводящая поверхность, м2.
Заготовки и блюмы легированных сталей охлаждают в штабелях и пакетах на воздухе. В связи с уменьшением скорости охлаждения снижаются напряжения в металле, что исключает возможность появления трещин и, кроме того, приводит к уменьшению твердости стали. Последнее облегчает удаление поверхностных пороков при их вырубке и устраняет опасность возникновения дефектов при огневой закалке.
Замедленный режим охлаждения применяют для крепких и легированных флокеночувствительных сталей. Охлаждение осуществляют в проходных отапливаемых печах, отапливаемых и неотапливаемых ямах и коробах. Медленное охлаждение начиная с 800—900 °С обеспечивает выравнивание температуры по сечению профиля и устраняет внутренние напряжения после прокатки. Для замедленно охлаждаемой стали обычно применяют изотермический режим: выдержка при 600—750 °С, а затем охлаждение на воздухе.
Ускоренный режим охлаждения используют для катанки и листа перед сматыванием в бунты и рулоны с целью получения определенной структуры и уменьшения окалинообразовання. Применяют также водяное охлаждение в трубках или на рольгангах. Регулируемое ускоренное охлаждение водой и на воздухе листа и ленты из различных сталей до 700—500 °С перед сматыванием в рулоны осуществляют с целью получения наиболее благоприятной и равномерной структуры. Охлаждение водой высокоуглеродистых и легированных сталей (УД, У12, ШХ15 и др.) производят для превращения образования карбидной сетки.
Быстрый (термоупрочняющий) режим охлаждения обеспечивает закалку с последующим режимом самоотпуска с прокатного нагрева. С этой целью применяют регулируемые системы быстрого охлаждения водой.
