Несмотря на то что в СССР и за рубежом в поисках рационального способа переработки сталеплавильных шлаков неоднократно делались попытки применения воды для охлаждения и дробления шлака, основные параметры (температура охлаждения, расходы и время подачи воды и т. д.) не были установлены.

Определение времени и режима охлаждения шлака при термоударном способе дробления было проведено УралНИИЧМ совместно с Таганрогским металлургическим заводом (ТМЗ) и НЛМЗ. Наряду с изучением явлений, происходящих в шлаковом расплаве при быстром переходе его в твердое состояние под воздействием интенсивного охлаждения водой, предусматривалась разработка графика ритмичной работы шлакового отделения. Последнее в значительной мере определяет производительность сталеплавильного цеха и может оказать влияние на качество получаемой стали.

Исследования показали, что в первый момент охлаждения в вязком шлаке упругие деформации успевают снимать напряжения, возникающие от воздействия температурных градиентов. При затвердевании поверхности холодные слои препятствуют свободному сокращению внутренних горячих участков. Поскольку релаксационные процессы протекают медленно и с понижением температуры время их действия возрастает, возникающие при резком охлаждении напряжения приводят к образованию микротрещин и нарушению сплошности среды. Исчезновение жидкой фазы способствует росту микротрещин и появлению сетки из них. В дальнейшем трещинообразование приводит к разрушению шлакового монолита. Резкое охлаждение шлака можно осуществить заливкой его водой непосредственно в яме, ковше или чаше. Эффективное дробление шлака начинается при 1000° С, это значение можно считать температурным порогом дробимости мартеновских шлаков.