Футеровка металлической печи шамотным кирпичом. Кирпич для футеровки: шамот — идеальное решение. Как проводится футеровка металлической конструкции

Футеровка

Футеровка - специальная отделка для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических или физических повреждений. Например, в горно-металлургической промышленности постоянно возникает проблема защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов, от ударных, истирающих и налипающих воздействий, для решения которой с успехом используется футеровка. Футеровка печей производится для того, чтобы усилить огнестойкость материалов, из которых изготовлена печь. Преимущества применения слоисто-пористых материалов и изделий на их основе, таких, как вермикулит , для того, чтобы футеровка была надежной и качественной, продиктованы следующим: материал пожаробезопасный, имеет высокие показатели теплостойкости и огнеупорности, химически инертен, имеет высокие изоляционные свойства (то есть минимальную электропроводность).

Футеровка доменной печи

Огнеупорная футеровка (кладка) доменной печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха от воздействия высоких температур и от контакта с жидким металлом и шлаком.

Применяемые огнеупоры

Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высокоглиноземистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют SiО 2 и Аl 2 О 3 . Для доменных печей стандартом предусмотрено три сорта шамотных изделий с содержанием Аl 2 О 3 соответственно не менее 43, 41 и 39 %; они отличаются повышенной плотностью и прочностью, высокой огнеупорностью (> 1750 °C), низким содержанием Аl 2 О 3 (<1,5 %). Кирпич с более высоким содержанием Аl 2 О 3 применяют для кладки низа печи, а с более низким - для кладки верха. Кроме того, для кладки печей объёмом "1033 м* стандартом предусмотрена марка шамота с меньшим (* 37 %) содержанием Аl 2 О 3 , меньшей огнеупорностью (> 1730 °C), прочностью и плотностью. Кирпич может быть длиной 230 мм (нормальный) и 345 мм (полуторный). Применение кирпичей различной длины обеспечивает хорошее переплетение швов кладки. Высокоглиноземистый муллитовый кирпич, применяемый для кладки лещади, содержит > 63 % Аl 2 О 3 при огнеупорности > 1800 °C. Доменный карбидокремниевый кирпич содержит > 72 % SiC и > 7 % азота и отличается от огнеупоров на основе Аl 2 О 3 и SiO 2 заметно большей прочностью и теплопроводностью. Углеродистые блоки изготовляют из кокса и обожженного антрацита с добавкой в качестве связующего небольшого количества каменноугольного пека. Длина блоков достигает 3-4 м, они прямоугольного сечения 400x400 и 550×550 мм. Блоки в комбинации с высокоглиноземистым кирпичом больших размеров (400x200x100 мм) применяют для кладки самой нижней части печи - лещади. Швы между огнеупорными кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпича. Мертель - это порошок, состоящий из измельченного шамота и огнеупорной глины. Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно-активных и клеящих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их пластичности. Для заполнения швов между углеродистыми блоками применяют углеродистую пасту, состоящую из кокса и смоло-пека. Зазор между блоками допускается не более 0,5 мм для вертикальных и не более 1,5 мм для горизонтальных швов.

Лещадь

Ранее лещади доменных печей выкладывали из качественного шамотного кирпича. Однако рост объёма печей и интенсификация плавки вызывали быстрое разрушение такой кладки. Поэтому в настоящее время лещади делают либо цельноуглеродистыми, либо комбинированными из углеродистых и высокоглиноземистых огнеупоров. Применение углеродистых огнеупоров вызвано тем, что из-за их высокой теплопроводности снижается перегрев и вследствие этого уменьшается разрушение кладки лещади. Один из вариантов кладки цельноуглеродистой лещади из углеродистых блоков показан на рис. 22. В комбинированной лещади, один из вариантов которой показан на рис. 25, её низ 1 и наружную часть (стакан) 4 выкладывают из углеродистых блоков, а внутреннюю центральную часть 2 и высокоглиноземистых муллитовых изделий, содержащих более 65 % Аl 2 О 3 ]. Высота лещади составляет ~ 5,6 м; это необходимо, поскольку за многие месяцы эксплуатации печи происходит разрушение кладки жидким чугуном, и в лещади образуется заполненная жидким чугуном полость, могущая достигать фундамента печи (см. рис. 48). С тем, чтобы уменьшить износ лещади, в современных печах предусматривают воздушное охлаждение её низа. Между низом лещади 1 и пнем 8 фундамента закладывают чугунные плиты 7 толщиной 180 мм; в плиты залиты стальные трубки диаметром 140 мм, в которые вентилятором подают охлаждающий воздух. Снаружи кладку лещади охлаждают гладкими плитовыми холодильниками 3.

Горн

Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлаковых леток из шамотного (> 42 % Аl 2 О 3) кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диоксидом углерода (С0 2), а также парами воды из огнеупорных масс. При работе на безводных леточных массах район чугунных леток делают из углеродистых блоков. Для предотвращения окисления углеродистых блоков в период задувки печи их защищают кладкой (рис. 25, 6) в один ряд из шамотного кирпича. Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Снаружи кладку горна охлаждают гладкими плитовыми холо-дильниками. Заплечики. Кладку заплечиков чаще всего делают тонко-стенной (толщина 230 или 345 мм) из шамотного (> 42 % Аl 2 О 3) кирпича в один ряд, при этом кирпич примыкает к периферийным плитовым холодильникам с залитым кирпичом (рис. 26). Иногда вместо шамота применяют карбидокремниевые кирпичи. Кладка заплечиков быстро изнашивается и вместо неё на поверхности холодильников формируется слой гарнисажа (застывшего шлака и мелких кусков шихты).

Шахта и распар

Кладку распара и охлаждаемой части шахты (~2/3 её высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41-42 % Аl 2 О 3) или карбидокремниевого кирпича, а кладку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержащего > 39 % Аl 2 О 3 . Кирпичи укладывают в два-три ряда вперевязку (рис. 2б). Кладка шахты с распаром может быть толсто-, средне- и тонкостенной. В прежние годы широко применяли толстостенную кладку (толщина верха шахты 800-900 мм и до 1300 мм в районе распара) с горизонтальными холодильниками, заглубленными в кладку и служащими её опорой (расположение таких холодильников можно видеть на рис. 27). Однако в связи с тем, что холодильники расположены на расстоянии друг от друга, плохо охлаждается кожух, и после износа футеровки возникают его местные перегревы, вызывая термическую деформацию и возможность появления трещин. Кроме того, вырезы в кожухе для установки горизонтальных холодильников снижают его прочность и делают кожух менее герметичным. В связи с этим в последние годы делают тонко- и среднестенные шахты. Тонкостенная шахта (и распар) имеет в охлаждаемой части толщину кладки 230-345 мм и в верхней неохлаждаемой части 575-690 мм с охлаждением вертикальными ребристыми холодильниками (рис. 26), причем часть холодильников имеет горизонтальные выступы, которые служат опорой для кладки и способствуют удержанию гарнисажа. Среднестенная шахта имеет толщину кладки в охлаждаемой части 575-900 мм и в неохлаждаемой 700 мм, охлаждение либо комбинированное из вертикальных ребристых холодильников в сочетании с горизонтальными (как на рис. 27), либо из вертикальных ребристых холодильников, имеющих горизонтальные выступы (как на рис. 26). В распаре и охлаждаемой части шахты по мере износа кирпича образуется слой гарнисажа. С тем, чтобы уменьшить давление от расширяющейся при нагреве кладки на кожух печи и предотвратить его разрыв, между футеровкой и вертикальными холодильниками по всей высоте печи (кроме распара) предусматривают зазор в 70-200 мм, заполняемый шамото-асбестовой или пластичной углеродистой массой.

Колошник

Собственно футеровка колошника состоит из одного ряда шамотного кирпича, выкладываемого у кожуха. За ним располагают «колошниковую защиту», которая воспринимает удары падающих сверху в процессе загрузки кусков шихты. Широко распространенная её разновидность состоит из стальных сегментов - литых полых коробок, заполненных шамотным кирпичом. Сегменты (рис. 28) расположены несколькими кольцевыми рядами по высоте колошника; соседние по окружности сегменты соединены между собой болтами. Вся колошниковая защита крепится к кожуху с помощью нескольких подвесок, в каждой из которых (см. рис. 28) сегменты прикреплены к вертикальной пластине, соединенной с серьгой, которая свободно подвешена на штыре, вставленном в отверстие кронштейна; последний прикреплен к кожуху болтами. Такая подвеска позволяет всем сегментам перемешаться вверх в случае роста кладки шахты в вертикальном направлении в результате её нагрева.

Это заготовка статьи о

Одним из важных этапов работ при возведении кирпичных печей является правильное обустройство топки, так как материал ее кладки будет подвергаться постоянному воздействию открытого огня. Обычный печной кирпич используемый при кладке печи, под влиянием очень высоких температур, которые возникают при сжигании твердого топлива, будет обгорать, и может начать крошиться из-за потери естественной влаги материала. Во избежание этого и для продления длительности безаварийной эксплуатации отопительного сооружения , для обеспечения безопасности людей при постоянном пользовании печами, обычный керамический кирпич отделяют от открытого огня. Именно такая защита и называется футеровкой.

Необходимо, кроме того, отметить, что стенки топок металлических печей и твердотопливных котлов очень часто также нуждаются в защите. Все объясняется тем , что металлические (стальные) перегородки даже в большей степени, нежели кирпич, подвержены постепенному прогоранию. Поэтому некоторые производители снабжают топки стальных отопительных приборов каолиновыми или шамотными панелями.

Итак, футеровка печи отопления - что это такое и как сделать своими руками ? Этот вопрос нередко возникает у тех владельцев печей, кто уже столкнулся с губительным воздействием огня на материал, из которого изготовлена топочная камера. Поэтому далее будет представлена информация о том, что представляет этот процесс и как он производится.

Что же кроется под термином «футеровка»?

Футеровка - это облицовка внутренних поверхностей камер печи, постоянно контактирующих с открытым огнем . Задача этого облицовочного слоя - осуществлять защитные функции, предохранять внешние стенки от всевозможных термических, механических, химических и физических повреждений. Футеровку делают для защиты не только бытовых отопительных приборов - в горно-металлургической промышленности такая технология широко используется в мощных плавильных печах различной конструкции.

Кроме защитной функции, жаростойкие материалы, которыми облицованы внутренние поверхности топки, значительно снижают тепловые потери. Однако, здесь есть и «обратная сторона медали» - очень важно правильно рассчитать толщину футеровки, иначе стенки печи будут плохо прогреваться. А тепло будет просто уходить в дымовую трубу, а не в комнаты дома. Коэффициент полезного действия печи может существенно понизиться, что приведет к ощутимому возрастанию затрат на топливо, так как его потребуется слишком много, чтобы прогреть толстые стенки топочной камеры.

Способы футеровки и материалы для ее выполнения

Футеровка топок может производиться различными способами. Наиболее подходящий из них выбирается в зависимости от материала, из которого построена печь, и от того , когда решено произвести операцию укладки защитного материала.

Итак, методы создания защитной облицовки заключаются в следующем:

Облицовка внутренних поверхностей кирпичом или панелями из жаропрочного материала, имеющими низкую теплопроводность. Этим способом процесс футеровки может быть проведен как при постройке печи, так и уже в готовом отопительном сооружении.
Нанесение на внутренние поверхности стенок топки различных жаростойких растворов . Этот способ применяют тоже в уже готовых приборах отопления или же в кирпичных - при их постройке.
Установка теплоотражающих экранов - этот способ футеровки эффективен для банных металлических печей-каменок . Если же использовать экраны в других моделях печей, то это может привести к снижению их эффективности, так как выработанное тепло не будет прогревать стенки, а, отражаясь внутрь топки, уйдет в дымоходную трубу.

Защитные материалы для футеровки печей, каминов и котлов изготавливаются из глины или измельченных или переработанных горных пород. Они подразделяются на классы, в зависимости от их основы.

— «А» - это материалы, изготовленные на основе кремнезема .

— «В» - для основы этих футеровочных составов, кирпичей или панелей используется специально подобранная глина.

— «С» - комбинированная футеровка, изготавливаемая из нескольких компонентов, не подходящих под класс «А» или «В».

Самыми популярными для футеровки отопительных приборов являются шамотные материалы. Это может быть кирпич, панели или сухие смеси, из которых изготавливается раствор. Подобные материалы относятся к классу «В», так как, собственно, шамот - это обожженная при очень высоких температурах, доходящих до 1500 градусов, специальная глина. Доведенный до спекания природный материал измельчается, затем из него производится кирпич, панели, или же он поступает в продажу в виде мелкодисперсного порошка.

В состав шамотных материалов также могут быть включены добавки из кварца или песчаника, а также других горных пород, стойких к высоким температурам. Шамотные материалы являются самыми популярными, так как их качество и эффективность проверены временем. Кроме того, они имеют относительно доступную цену.

В дополнение к шамотным и другим твердым материалам, предназначенным для футеровки, используются рулонные, плитные или листовые, которые устанавливаются в виде прокладки между жаропрочным и внешним кирпичным слоем кладки.

К таким материалам относятся каолиновые, базальтовые, вермикулитовые , муллито-кремнеземистые и другие изделия, связующим для которых, чаще всего выбирается состав на основе белой глины. Все перечисленные материалы способны выдерживать температуру 1200÷1400 градусов.

Можно произвести футеровку и растворами из жаростойких материалов, которые наносятся на поверхность стенок топки готовых печей, а также используются для кладки огнеупорных кирпичей при возведении отопительного сооружения (понятно, что обычный кладочный раствор здесь не всегда будет уместен). Кроме того, этими порошками засыпаются свободные швы, а также - некоторые из тех технологических зазоров и просветов, что предназначены для теплового расширения металлических элементов конструкции.

Сухие смеси для процесса футеровки изготавливаются из шамота или цемента, обогащенного специальными добавками. Примером может служить огнеупорный саморасширяющийся цемент РПЦ М 500.

Еще один материал, который может быть применен для процесса футеровки - это высокотемпературный алюмосиликатный огнеупорный клей, который предназначен для наклеивания рулонных и панельных материалов, кладки жаростойких кирпичей, а также нанесения на стенки, сложенные из обычного кирпича. Жаропрочные составы разных производителей рассчитаны на максимальную температуру нагрева в 1400÷1600 градусов, что вполне достаточно, чтобы защитить кирпичные стенки от воздействия открытого огня. Удобство таких составов состоит в их быстром просыхании. Так, например , после футеровки топки этим материалом, печь можно эксплуатировать уже через сутки.

Кроме огнеупорного клея, сегодня в строительных магазинах можно найти и другие одно— и двухкомпонентные составы, производимые, чаще всего, в пастообразной консистенции - это жаростойкие мастики и обмазки, которые могут наноситься как в процессе обустройства топки, так и в уже готовом отопительном агрегате . Подобные футеровочные материалы могут содержать в своем составе шамотный порошок, микроскопические армирующие волокна и другие добавки, укрепляющие защитный жаропрочный слой.

Приведенная ниже таблица представляет сравнительные данные наиболее часто применяемых футеровочных материалов:

Название материала	Плотность материала, кг/м³	Максимальная рабочая температура
Шамот (готовый кирпич или раствор)	1800-2000	1300
Плотный каолин	2400-2500	1400
Вермикулит	150-250	1090
Муллит (маты/чистый)	3030	1600/1800
Базальтовая вата	100	750
Обычный печной красный кирпич	1600	700
Алюмосиликатный огнеупорный клей	-	1600

Особенности использования некоторых материалов для футеровки печей

У начинающих печников возникают вопросы не только о том, какие материалы используются для футеровки, но и как их правильно применить. Об этом и нужно сказать несколько слов.

Раствор для футеровки

В достижении прочности, долговечности и эффективности футеровки важнейшую роль играет раствор, на который будет производиться кладка. Проводить эксперименты с раствором для шамотного кирпича - категорически не рекомендуется . Самым оптимальным вариантом станет использование готовых смесей, которые в специализированных магазинах представлены «на любой вкус и кошелек ».

В готовых материалах предусмотрены все необходимые составляющие, подобранные друг к другу в правильных пропорциях. Безусловно, все они запущены в производство после проведения многочисленных лабораторных испытаний.

Выбирая сухую смесь для футеровки, необходимо изучить ее характеристики, информация о которых, как правило, расположена на упаковке. Для облицовки топочной камеры необходимо приобретать огнеупорную смесь. Жаростойкие же составы больше предназначены для возведения других отделов печи. Возможно, необходимый для футеровки материал будет стоить дороже жаростойких вариантов, однако, экономить на нем не стоит. Тем более что для проведения процесса облицовки топки потребуется весьма небольшое количество раствора.

Так, для проведения кладки из шамотного кирпича потребуется 65±10 кг сухой смеси для приготовления раствора из расчета на 100 кирпичей.

Использование огнеупорного клея при футеровке

Высокотемпературный алюмосиликатный огнеупорный клей применяется для соединения (склеивания) различных материалов, используемых для футеровки. Такой клей создает отличное сцепление для огнестойкого кирпича, плит из базальтовых волокон, керамоволокнистых изделий и других материалов. Причем этот состав применяется не только для футеровки бытовых отопительных приборов в качестве кладочного или обмазочного раствора, но и в металлургической, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также в машиностроении.

Процесс использования клея в футеровке печи включает несколько последовательных этапов:

Огнеупорный клей поступает в продажу в пластиковых ведрах объемом от 2 до 50 килограммов. Перед началом работ герметично закрытая емкость вскрывается, и масса тщательно перемешивается.

Перед тем как нанести клей с помощью шпателя на любую поверхность, ее рекомендовано увлажнить - это можно сделать с помощью пульверизатора.
Огнеупорный клей наносится на поверхности топки или отдельные элементы футеровки толщиной до 3 мм. Если планируется защитить стенки только лишь с помощью клея, то на них наносится несколько его слоев с интервалом по времени в 15 минут.
Если на клей планируется закрепить базальтовый картон на горизонтальной поверхности, то допускается разбавление массы водой. Ее может быть добавлено из расчета 15% воды на 100% клея - этот процесс проводится не ранее, чем за 12 часов до использования клея.
Расход клея на 1 м² составляет от одного до четырёх килограммов. Это зависит от толщины наносимого слоя, а также от качества обрабатываемой поверхности.
Высыхание клея, при нанесении его толщиной в 3 мм и при температуре выше 25 градусов, происходит через 24 часа. А если температура превышает 90 градусов, то полная готовность достигается уже через 6 часов.

Нужно ли замачивать шамотный кирпич перед кладкой?

Многие начинающие печники или хозяева отопительных печей, решившие произвести футеровку собственными силами, задаются вопросом о том, нужно ли замачивать шамотный кирпич перед его кладкой.

Мнения опытных печников по этому вопросу расходятся. Это понятно – каждый из них за долгие годы работы выработал свою «стратегию» возведения печей. Однако, если подойти к этой проблеме, учитывая физические характеристики шамотного кирпича, то можно прийти к определенным выводам о том, когда кладочный материал стоит несколько увлажнить.

Так, если для кладки используется не новый, а уже бывший ранее в употреблении кирпич, капилляры которого за период прошлой эксплуатации забиты пылью и остатками раствора, то его стоит замочить. Это делается для открытия в структуре материала пор, и более легкого проникновения в них влаги вместе с раствором. Но обязательно необходимо проследить, чтобы перед кладкой с кирпичей полностью стекла вода.
Если опыт в проведении кладки отсутствует или невелик, то кирпич тоже можно увлажнить. Дополнительная влага сохраняет пластичность раствора на более долгий срок. Это дает дополнительное время, которое можно будет использовать для исправления допущенных погрешностей кладки. Если же кирпич будет сухим, то он быстро впитает влагу из раствора, поэтому последний быстро потеряет свою пластичность и схватится. При таком раскладе исправить ошибки будет значительно сложнее.
Если возведение печи происходит в летний период, при высоких температурах воздуха на улице, то замочить кирпич на некоторое время будет даже полезно. А вот в холодную и сырую осеннюю или весеннюю пору этого делать уже не рекомендуется. Сушить кладку из переувлажненного кирпича придется очень долго и только методом топки, чего нежелательно делать до тех пор, пока раствор не просохнет окончательно. В противном случае может произойти деформация швов, что значительно снизит прочность кладки.

Если все же случилось так, что печь возведена из замоченного кирпича, и погода вдруг испортилась, то произвести ее сушку можно, поместив внутрь топки обычную мощную лампочку накаливания (скажем, на 200 Вт), которую придется держать включенной довольно длительное время. При этом все дверцы печи должны быть полностью открыты.

Из всего сказанного выше можно прийти к выводу, что делать кладку из сухого шамотного кирпича все-таки надежнее . Если нет уверенности в том, что кладка сразу получится ровной, и ее , возможно, придется исправлять, то лучше будет сделать раствор для нее не слишком густым.

Самостоятельная футеровка отопительных сооружений и агрегатов

Особенности облицовки кирпичных топок

Футеровка стенок топочной камеры осуществляется с обязательным учетом термического расширения материалов под воздействием высоких температур, возникающих в процессе эксплуатации печи, камина или котла. В связи с этим , между внутренним защитным (шамотным) и внешним (обычным керамическим) слоем кладки оставляется пустой зазор в 7÷10 мм, или же делается прокладка из базальтового, каолинового или асбестового картона.

Перед началом работ, необходимо произвести расчет материала. Если планируется произвести футеровку, используя шамотный кирпич, то сразу учитываются его линейные размеры. Чаще всего применяется стандартный кирпич с размерами 250×150×65 мм.

Вместе с тем , современный ассортимент огнеупорных кирпичей – весьма широк. Производители поставляют в торговые сети шамотный кирпич, имеющий конфигурацию, необходимую для создания наклонных поверхностей, которые обрамляют колосниковую решетку или формируются на задней стенке.

Футеровка топки может иметь разную толщину, которую определяют следующие параметры отопительного прибора:

Толщина внешнего слоя кладки печи.
Толщина облицовки корпуса печи.
Максимальная температура внутри топочной камеры.

Эти же параметры нужно учитывать и при выборе материала для защитного слоя, опираясь на представленную выше таблицу. В ней специально указаны рабочие температуры самых популярных для футеровки материалов.

Если футеровка производится в процессе возведения печи, ее последовательность подробно описана в самой схеме-порядовке, от первого до последнего ряда облицовки. При отделке же готовой топки огнеупорным кирпичом, работы осуществляются в следующем порядке:

Сначала кирпич укладывается вокруг колосниковой решетки . Для этого лучше всего использовать кирпич, имеющий уклон в сторону колосника.
Затем поднимаются боковые и задняя стенки . В связи с тем, что под уклоном выложить заднюю стенку в готовой топке практически невозможно, ее обычно делают ровной.

Футеровка готовой топки тонкими огнеупорными блоками. Качество, как видите, «не очень» …
Кроме того, нет оставленного зазора между керамическим и шамотным кирпичом. Так что лучше все же эту операцию проводить еще в процессе возведения печи.

Однако, здесь нужно уточнить, что если топка совсем небольшая, а футеровку произвести необходимо, то лучше вместо кирпича использовать панели из одного из жаропрочных материалов или же пастообразные составы. Используя последний вариант, обмазку нужно производить очень тщательно, не оставляя необработанных участков. Для того чтобы улучшить обзор внутреннего пространства топки, по возможности рекомендуется снять с конфорки варочной плиты чугунные кольца, и подвесить над этим отверстием лампу для подсветки камеры.
Производя футеровку, нужно помнить, что в ней нельзя мешать красный жаростойкий и шамотный огнеупорный кирпич. Дело в том, что эти материалы имеют различную плотность, соответственно - и линейное расширение, а также отличаются коэффициентом теплопроводности. Поэтому между внешней стенкой из красного кирпича и футеровкой рекомендовано сделать прокладку из асбестового или базальтового картона толщиной хотя бы в 5 мм. При тепловом расширении кирпичей, изготовленных из разного материала и соприкасающихся между собой, по красному кирпичу запросто со временем могут пойти трещины.

Видео: Наглядный пример правильной футеровки топочной камеры кирпичной печи

Футеровка металлических топок

Если предстоит сделать футеровку металлической топки, то следует помнить, что металл и кирпич вообще кардинально различаются коэффициентом линейного расширения при нагреве до высоких температур. Поэтому между металлом и кирпичом всегда должен оставляться тепловой зазор, который заполняется базальтовой или каолиновой ватой или асбестом.

Кроме этого, необходимо учесть, что если внутри топки делается футеровка, то обкладывать металлическую печь снаружи кирпичом уже не следует. Керамический кирпич отличается высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью, то есть тепло, полученное от сжигания топлива не будет прогревать полноценно прогревать стенки, а «уйдет в трубу». При этом эффективность печи весьма ощутимо снизится.

Процесс облицовки топочных камер металлических печей проводится в том же порядке, что и кирпичных. То есть сначала выкладывается дно топки, между металлом дна и кирпичом настилается базальтовый картон толщиной не менее 10 мм. Для закрепления картона на металле, а затем и кирпича сверху этого жаропрочного материала, может быть использован огнеупорный клей, о котором говорилось выше.

Футеровка отопительного твердотопливного котла

Котел , в отличие от печи , должен отдавать выработанную энергию теплоносителю, проходящему через теплообменный контур, и по минимуму рассеивать ее через внешние стенки. Это и предопределяет особенности его футеровки.

При проведении футеровки паровых котлов используется три способа ее обустройства:

Тяжелая футеровка. Этот способ используется для котлов, имеющих слабое экранирование. Во время их эксплуатации, некоторые области и детали могут нагреваться до температуры, превышающей 1250 градусов. Это, понятно, создает риск не только быстрого прогорания стенок прибора, но и делает обслуживание агрегата крайне небезопасным, и даже способно привести к возгоранию. Тяжелая футеровка заключается в том, что кладка шамотного кирпича на ложок проводится в два-три слоя, что снижает температуру наружных стенок до 60÷75 градусов. Как правило, на бытовом уровне с такой тяжелой футеровкой сталкиваться не приходится.

Облегченная футеровка состоит из одного слоя кирпичной кладки. Дополнительно к внутренней облицовке, для увеличения КПД и снижения температуры внешних стенок, внешняя поверхность котла нередко облицовывается одним из негорючих материалов, способных выдержать повышенные температуры, характерные для определенного агрегата. Ну а затем иногда дополнительно обшивается металлическим листом.
Натрубная футеровка предназначается для своеобразной термоизоляции труб котла, там, где из-за повышенных температур невозможно применить иные утеплительные материалы. Она производится непосредственно по внешним поверхностям труб. Этот вариант можно назвать самым простым в исполнении. Он выполняется с использованием огнеупорного клея или другого раствора, производимого в виде вязкой массы.

Пластичное вещество наносится на трубы с помощью кисти в два, а иногда и в три - четыре слоя. После застывания такая обработка образует толстый слой, предотвращающий ненужные потери тепла. Во избежание сквозных механических повреждений защитного слоя, его часто армируют стекловолоконной сеткой. Металлическую сетку не используют из-за высоких показателей ее термического линейного расширения .

Футеровка топок лепных глиняных печей

Несмотря на наличие в продаже большого количества кирпича разного сорта и качества, а также готовых металлических отопительных агрегатов, в последнее время становятся все более популярными глинобитные печи различных конфигураций.

Топки этих печей настоятельно рекомендуется укрепить шамотным кирпичом. Если же стенки печи создавались из раствора, смешанного с камнем, выполняющим функции «арматуры», то для футеровки печи вполне можно воспользоваться и одним из огнеупорных пастообразных растворов. Например, отлично подойдет клей, о котором уже шла речь выше, или же специальный цемент, шамот, корундовая или муллитовая смесь.

Пастообразные материалы значительно упрощают работу – такую футеровку сможет провести любой домашний мастер, даже не имеющий опыта в подобных процессах. После застывания огнеупорных материалов, они образуют монолитный слой, который предотвратит растрескивания основных глиняных стенок топочной камеры при воздействии на них высоких температур.

Проведение ремонтно-восстановительных работ в топочной камере печи

Любая печь перед началом эксплуатационного сезона требует проведения тщательной ревизии на предмет обнаружения различных повреждений. Трещины и сколы, которые могут появиться за время простоя отопительного сооружения, способны привести не только к снижению к снижению эффективности работы печи. Они резко снижают безопасность ее эксплуатации - это может стать предпосылкой для проникновения угарного газа в жилые помещения, что представляет очень серьезную угрозу не только для здоровья, но и для жизни владельцев дома.

Ревизия проводится как на внутренних поверхностях футеровки, так и на внешнем кирпичном слое печи . Если при проведении осмотра обнаружатся неглубокие трещины или незначительные повреждения, то их следует заделать.

Снаружи ремонт проводится жаростойкими смесями, а футеровку следует ремонтировать огнеупорными составами - клеями, мастиками или растворами. Эксплуатировать печь после проведенного ремонта можно только дождавшись полного естественного просыхания раствора или клея, иначе материал, которым заделаны повреждения, может деформироваться.

Если опыта в печных работах недостаточно, или нет желания возиться с футеровкой уже построенной печи самостоятельно, лучше всего обратиться к специалистам, которые занимаются отопительными приборами и сооружениями профессионально. Такой квалифицированный мастер грамотно произведет выбор и расчет футеровки, что обеспечит надежную и безопасную работу печи с сохранением или даже увеличением ее эффективности.

Наверняка многие слышали слово «футеровка». Что это такое? Так называется внутренняя защитная отделка и их деталей (мельниц, печей, ковшей, труб, топок, боровов и т. п.), травильных ванн, химических аппаратов и многого другого.

Защитная облицовка мельниц

Раньше футеровка для барабанных мельниц производилась из стали, но в последнее время стало очевидно, что резина намного лучше. Этот материал имеет много преимуществ.

Футеровка из резины демонстрирует прекрасные эксплуатационные показатели. Касается это в первую очередь а именно агрегатов третьей и второй стадии измельчения. Но и это еще не все. Для мельниц доизмельчения также отлично подходит резиновая футеровка. Это наилучший вариант для них. Для шаровых агрегатов первой стадии измельчения рекомендуется использовать смешанную резиново-металлическую футеровку, являющуюся весьма устойчивой к истиранию и коррозии. Служит она действительно долго. Футеровка мельниц - дело серьезное, и нужно подойти к нему ответственно.

Устройство футеровок

В резиновых защитных облицовках самой популярной является схема «плита - лифтер». Вместе с ней используются плиты для футеровки волнового профиля, состоящие из одного элемента. Прочность защитной облицовки и производительность агрегата в значительной степени зависят от параметров внутренней отделки - толщины плит, а также профиля и длины лифтеров. К слову, они зависят от размера барабана, быстроты кручения мельницы, перерабатывающей среды, характеристики и величины материала.

Чтобы разгрузочная решетка не забилась, не следует пренебрегать эффектом эластичного сдвига в ее конструкции.

Выбирая конфигурацию оптимальной защитной облицовки, необходимо обратить внимание на технические особенности работы мельницы (быстроту кручения, величину мелющих тел, уровень загрузки и т. п.). Каждый, кто работает с мельницей, должен знать не только значение слова «футеровка», но и основные сведения о ней.

Чем резина лучше металла?

Резина обладает множеством уникальных качеств: она не поддается коррозии, имеет хорошую способность к амортизации, а также превосходные антифрикционные показатели. Исходя из этого, можно утверждать, что данный материал практически по всем параметрам превосходит металл. Какие еще преимущества имеет резина?

Она долго сохраняется в отличном состоянии, а значит, может служить на протяжении длительного времени. Резиновую защитную облицовку можно использовать в 1,5-2,5 раза дольше, чем металлическую. Вот насколько хороша такая футеровка. Что это такое, знают многие люди, работающие на производстве.
Такая футеровка очень просто монтируется и разбирается. Это значит, что коэффициент готовности агрегата является высоким. На сборку и демонтаж резиновой защитной облицовки времени отводится в 3-4 раза меньше. Впечатляет, не правда ли? Также уменьшается продолжительность ремонтов и осмотров.
Резиновая футеровка меньше вибрирует и шумит, а это очень важно. Уровень шума снижается в 2-3 раза. Конечно, работникам при таких условиях намного легче выполнять свои обязанности.

Защитная облицовка ковшей

Футеровка ковшей - это основной способ, который значительно увеличивает их ресурс. В большинстве случаев она бывает просто необходима.

Защитную облицовку наносят на наружные и внутренние части навесного оборудования для того, чтобы уберечь его от жары. Речь в первую очередь идет о ковшах, которыми разливают сталь. Также футеровка также предохраняет оборудование от механических повреждений. Особенно в этом нуждаются ковши бульдозеров и экскаваторов.

Сразу же после нанесения защитной облицовки на навесное оборудование становится понятно, насколько она эффективна. Особенно это заметно на примере ковшей машин, работающих с камнями.

Экономическая необходимость

С экономической точки зрения на все навесное оборудование обязательно должна наноситься защитная облицовка. Ведь мало того, что футеровка способствует увеличению ресурса ковша, так она еще и позволяет ощутимо уменьшить время, затраченное на осуществление ремонтных работ. Что это значит? Получается, что футеровка косвенно влияет в том числе и на увеличение продолжительности беспрерывной работы. У нее действительно много преимуществ. Каждому ковшу нужна хорошая футеровка. Что это такое, известно всем, кто работает с навесным оборудованием.

Какой материал подходит для защитной облицовки ковша?

Очень важно выбрать наиболее подходящий материал футеровки, который будет являться долговечным и прочным. Именно от его износоустойчивости будет зависеть и надежность самой защитной облицовки, и продолжительность службы ковша. Важно помнить об этом.

В число оптимальных вариантов для защитной облицовки ковшей входят плиты CDP. Они очень прочные и надежные. Кроме того, они имеют следующие плюсы:

простое и быстрое крепление;
выбор плит разных размеров;
простота их вальцовки;
возможность приобрести их в нашей стране, что намного быстрее и выгоднее, чем заказ из-за рубежа.

Вот сколькими преимуществами обладает качественная футеровка. Что это такое, некоторым, к сожалению, становится известно довольно поздно.

Экология потребления. Усадьба: Для возведения печей используются лишь огнеупорные материалы. Но даже они не способны долго противостоять высоким температурам. Чтоб защитить наружные стенки около топливника от радиационных, тепловых или химических воздействий, внутри обустраивают футеровку.

Чтобы футеровка, выполненная шамотными изделиями, была прочной, долговечной и эффективной, требуется применять специальный раствор. Оптимальный вариант – готовые сухие смеси, адаптированные для шамота и проверенные на режим работы лабораторно. Жаростойкие и огнеупорные составы для кладки рынком представлены в ассортименте, и цены вполне демократичны, а эксперименты с футеровкой обходятся дороже, поскольку ремонтно-восстановительные работы отопительных сооружений – дело трудоемкое и долгое.

Футеровка шамотным кирпичом

Готовые сухие смеси для футеровки имеют на упаковке инструкции производителя и информацию о точном назначении состава. Облицовка топочных отделов печей требует огнеупорных смесей, а для остальных отделов можно применить и жаростойкие растворы. Огнеупорные составы значительно дороже, но только их следует применять для футеровки топок, тем более, что раствора потребуется немного – можно брать из расчета 70 кг сухого вещества на 100 шт. кирпича.

При футеровке шамотным кирпичом замачивать его перед укладкой следует не всегда, а в определенных случаях:

Сухой кирпич быстро впитывает воду из раствора, в результате растворный шов быстрее схватывается и теряет пластичность. Подправить что-то очень трудно, поэтому требуется хороший навык кладочных работ. Если кирпич замочить перед работой, то возможно получить дополнительный ресурс на исправление ошибок в кладке за счет продления подвижности растворной смеси.
При повторном применении кирпичей от разборки старых печек замачивание дает открытие капилляров и поровых структур кирпича, в которые за время службы попали пыль и растворы. Влага и растворы в результате увлажнения легче проникают в кирпич, сцепление и прочность кладки повышается.
При летних кладочных работах, когда температуры воздуха высокие, ненадолго замачивать кирпич перед кладкой рекомендуют. Осенью и зимой эта процедура становится лишней и вредной, поскольку переувлаженный кирпич в кладке нужно сушить, а до естественного просыхания и схватывания раствора в швах кладки топить печь недопустимо – это может вызвать деформации в швах кладки и снизить ее прочность. Иногда сушку проводят при помощи тепла от мощной электрической лампы накаливания при полном открытии всех дверец печки.

Сухой шамотный кирпич для кладки предпочтительнее, поэтому вместо замачивания кирпича можно сделать растворную смесь чуть менее густой, чтобы иметь небольшое время для выправления возможных огрехов кладочных работ.

Футеровки огнеупорными клеями и пастами

Как вариант, применение для футеровок не шамотных растворов, а огнеупорного алюмосиликатного клея имеет неоценимые преимущества. Данные составы применяют не только для футеровок бытовых печей в качестве кладочных и обмазочных растворов, но также и в металлургии. применяют высокотемпературные клеи для монтажа изделий из базальтового и каолинового волокна, керамоволокна, шамотных изделий, с отличным сцеплением в итоге.

Продается алюмосиликатный клей готовым к употреблению, в герметичной пластиковой таре разной фасовки, минимально 2 кг.

Футеровка с применением огнеупорного клея включает этапы:

Перед работой клей тщательно перемешивают до полной однородности.
Наносят клей на предварительно увлажненные поверхности стальными шпателями. На стенки топочного отдела и/или другие элементы футеровки клей наносят тонким слоем – не более 3 мм. В случае, когда футеровка выполняется только клеевым слоем, без наклейки картона или других материалов, то клей наносят за 3-4 раза, с выдержкой каждого слоя около 15 мин.
При закреплении базальтового картона на горизонтальных поверхностях можно разбавлять клеевую массу водой до 15%. На расход клеевого состава влияет качество обрабатываемых поверхностей и толщина наносимых слоев, клея может уходить на кв. Метр в пределах 2-4 кг.
Слой клея полностью высыхает через сутки, если температура не ниже 25⁰С и толщина нанесения не больше 3 мм. При высокой температуре (более 85⁰С) полное высыхание наступает через 5-7 часов.

Футеровки топок кирпичных печей и каминов

При футеровке стен топочных отделов следует обязательно учитывать неизбежное термо расширение материалов при температурных воздействиях, когда печи, камины или котлы будут работать. Внутренняя защита из слоя шамота и наружный кладочный слой из обычного красного кирпича должны иметь компенсационный просвет 0,7-1,0 см и/или прокладочный слой из асбокартона, базальтового или каолинового листа, или рулонного материала. Прямой контакт внешней стенки топочного отдела с футеровкой топки недопустим, должен быть или свободный просвет, или заполнение жаропрочным материалом, иначе разница в температурном расширении материалов вызовет деформации и сооружение будет постепенно разрушаться.

Перед началом кладки рассчитывают потребность в материалах. Более распространен шамотный кирпич со стандартными размерами 250*150*65 мм. Шамотные изделия выпускаются в большом ассортименте, это делает возможным подбор шамота для конфигурации любой сложности - для топочных камер, свода камина, арок и пр. Возможна выкладка наклонных поверхностей по обрамлениям колосниковых решеток и формирование задних стен каминов, так называемого «зуба» - отражателя тепловых потоков. В каминах внутренние стенки выполняют с уклоном, чтобы тепло шло в помещение, а продукты сгорания направлялись в точно рассчитанное отверстие. Точно так же, как и в топках печей, в каминах обязательны компенсационные зазоры между шамотной футеровкой и наружными стенами из кирпича.

Толщину и материалы для футеровки подбирают исходя из рабочего режима печи или котельного агрегата. В целях укрепления шамотной кладки применяется и армирование. Армируют швы стальной проволокой диаметром 3 – 5 мм в каждом втором ряду. Когда печи возводятся по схемам-порядовкам, то и футеровки делаются параллельно, и все размеры уже рассчитаны и расписаны в порядовке, так же, как и формы и размеры шамотных изделий.

Но если нужно выполнять футеровку топки уже построенной печи, этапы процесса следующие:

Первый ряд шамотного кирпича укладывают вокруг колосниковых решеток, и предпочтителен кирпич с наклонной гранью для обеспечения уклона в направлении колосников.
В готовых топках выкладывать заднюю стенку с наклоном крайне трудно, поэтому приходится делать их ровными. Заднюю и боковые стены футеровки поднимают одновременно.
При малых размерах топок и необходимости их футеровки применяют не шамотный кирпич, а тонкостенные шамотные панели или обмазки пастообразным огнеупорным составом. При выполнении обмазок необходимо, что вся поверхность была обработана. Перед работой устраивают верхнюю подсветку, сняв с конфорок чугунные кольца.

При футеровке топок любых размеров, так же, как и при кладке, совмещать керамические жаростойкие кирпичи и огнеупорные шамотные недопустимо. Эти материалы сильно различаются по плотности и линейному расширению, а кроме того, у них разный коэффициент теплопроводности. Сочетание шамота и красного кирпича даст кладку, подверженную деформациям при нагреве, нестабильную и ненадежную, причем первым трескается и разрушается основной красный кирпич. Чтобы компенсировать тепловые расширения, между шамотом и керамикой всегда необходимы зазоры с прокладкой огнеупорного листа из асбокартона, базальта или каолина. В небольших топках при футеровке трудно устраивать еще и зазоры, но это необходимо, хотя бы минимальным размером в полсантиметра.

Футеровка топки металлической печи

Линейное расширение металла и шамота несравнимо с аналогичными параметрами кирпичей разного вида, поэтому при футеровках стальных топок вопрос о зазорах даже не возникает. Тепловые зазоры между стальным листом топки и шамотом заполняют асбестом, но предпочтительны каолиновые или базальтовые ваты или маты.

Футеровка металлических отопительных печей неизбежно снижает эффективность обогрева, поскольку часть тепла от сгорания топлива пойдет не на прогрев стенок, а в дымоход. Поэтому при наличии внутренней футеровки топок наружную облицовку стальной печки керамическим кирпичом делать совершенно излишне - высокая теплоемкость и низкая теплопроводность керамики сильно снизит теплоотдачу от печи.

Начинают облицовывать металлическую топку со дна к верху, так же как кирпичную – выкладывают дно, по настилу из, к примеру, базальтового картона не тоньше 1 см. Фиксируют картон или листы другого жаростойкого материала огнеупорным клеем.

Отличия футеровки отопительных твердотопливных котлов

Особенности футеровки котлов состоят в учете специфики работы – котельный агрегат должен вырабатывать тепловую энергию и непрерывно передавать ее в теплообменный контур циркулирующему теплоносителю, а рассеивание тепла сквозь внешний корпус конструкциями котлов сокращается до минимума, поскольку в контексте котлов отдача тепла наружу – это теплопотери. Все это и определяет отличия футеровки различных котлов, в зависимости от их экранирования.

Основные три метода футеровки котлов

Редко применяются для бытовых котлов – тяжелые футеровки. Если котел имеет слабое экранирование, и нагревается при работе свыше 1200⁰С, то создаются риски, что стенки из листовой стали быстро прогорят. Кроме того, обслуживать такое агрегат уже небезопасно, и возможны возгорания. При выполнении тяжелых футеровок шамотный кирпич кладут ложком двумя или даже тремя слоями. В итоге температуры наружных поверхностей котла понижается до 80⁰С.
Однослойная шамотная футеровка считается облегченной. При этом снаружи поверхность котлов дополнительно облицовывают негорючим материалом из расчета конкретных температур, до которых нагревается агрегат, а сверху возможна еще и обшивка листовой сталью.
Внешняя футеровка из огнеупорных составов – клея, вязких обмазок или паст для того, чтоб термоизолировать трубы сверху. Применяется этот простой способ футеровки на участках, по которым трудно или невозможно применять другие утеплители по причине сильного нагрева. Наносят обмазочную футеровку кистями за два, реже три или четыре раза, прокладывая армирующую стекловолоконную сетку. Стальные сетки не применяют, поскольку при нагреве они дают слишком сильное линейное расширение. Сетка обеспечивает защиту от возможного сквозного механического повреждения футеровочного слоя. Такая утолщенная многослойная футеровка предотвращает теплопотери сквозь трубы.

Особенности футеровки топок лепных глиняных печек

Лепная глинобитная печь сейчас в большой моде, и разнообразие таких печей и по дизайнам, и по конструкциям и по габаритам все растет, несмотря на огромный ассортимент чугунных и стальных печей и всех нужных стройматериалов для возведения печек кирпичных. Лепные печи особенные – они очень древние, проверенны временем и высоко функциональные, и отапливают, и «лечат», и создают эксклюзивный шик. Причудливая лепная печь с лежанками сейчас безусловный мощный тренд. Топка лепной глинобитной печи тоже нуждается в защите – футеровке.

Для лепных печей специалисты рекомендуют в качестве футеровок применять шамот. Небольшое исключение – если печка сложена из растворной смеси с каменным армированием (довольно сложная технология на грани искусства), то возможно ограничиться обмазочной футеровкой огнеупорным клеем или пастами. Применяют те же составы, что и для топок печей и труб котлов – муллитовую или корундовую смесь, специальные расширяющиеся глиноземистые цементы, шамотные растворные смеси или мергели, а также клеевые алюмосиликатные составы.

Футеровка пастами и вязкими клеевыми составами несложна и не требует высокой квалификации, а лишь аккуратности и внимания. Когда огнеупорная обмазка застывает, она образует монолитную защитную оболочку и не даст растрескаться основным глиняным стенкам топки при сильном нагреве.

Футеровка, ремонт и восстановление топочных камер печей

Все печи перед тем, как начать новый сезон эксплуатации после летних месяцев, подлежат ревизиям проверкам. В период летнего простоя возможны воздействия, результаты которых заметны не сразу, но приведут при начале топки к трещинам и сколам. Эти явления не только снижают эффективность теплоотдачи от печки, но и могут стать очень опасны – это риски появления угарного газа в жилой зоне. Угарный газ, или окись углерода, газ без вкуса, цвета и запах, крайне опасный для здоровья и жизни – эта информация тривиальна и знакома всем. Ревизии печи после простоя проводят по внешним кирпичным (облицованным, оштукатуренным, изразцовым и др.) Слоям, а также в обязательном порядке и по внутренним поверхностям имеющейся футеровки. Все трещинки и повреждения тщательно заделываются.

Футеровка ремонтируется огнеупорными обмазками – мастикой, клеем, раствором. Наружные поверхности достаточно восстановить жаростойким материалом. Топить печь после ремонтных работ следует не раньше, чем полностью высохнет и схватится огнеупорный и жаростойкий материал, причем только естественной сушкой. Деформации по участкам заделок возникают, если печь начинают топить сразу после ремонта.

Самостоятельная футеровка печи и котла возможна, но требует знаний и некоторого опыта, поэтому зачастую по этим вопросам обращаются к профессионалам. Ведь мало просто провести работы, нужно еще и рассчитать необходимую толщину футеровки и правильно подобрать материал из немалого ассортимента материалов. опубликовано

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .

Термин футеровка происходит от немецкого futter – подкладка. В технике и строительстве футеровка значит отделка, несущая определенные защитные и, возможно, технологические функции. К внешнему виду футеровки каких-либо требований не предъявляется. Напр., отрезки вновь укладываемых трубопроводов, уже покрытых изоляцией, перед протяжкой под существующими дополнительно футеруются снаружи. Футеровка печи производится изнутри, т.е. со стороны наибольшего разрушающего воздействия.

По технологии производства работ внутренняя огнеупорная футеровка печей различного назначения делится на:

Накладную (внакладку) – облицовку штучными или листовыми огнеупорными материалами.
Набивную – промазыванием кладки вручную вязкими жаростойкими составами.
Торкретированием – набрызгом под довольно большим давлением текучей жаростойкой смеси из специального аппарата; как правило, торкретируют футеруемые поверхности жаропрочным бетоном.

Торкретированием футеруют печи, разливочные ковши, трубопроводы, дымовые трубы и т.п. достаточно большого объема, чтобы внутри мог поместиться рабочий-оператор с аппаратурой. Торкретирование применимо для подвижного оборудования (литейных ковшей, термосов для перевозки расплавленного металла и др.), но требует солидной профессиональной подготовки и специального оборудования, вне производственных условий неприменимого, поэтому далее в этой статье не рассматривается. Малые печи футеруют почти исключительно внакладку; иногда для ремонта применяют набивную футеровку.

Примечание: внешняя футеровка теплотехнических приборов называется обмазкой, т.к. очень сильно отличается от внутренней огнестойкой. Напр., паровые котлы довольно часто обмазывают снаружи, чтобы уменьшить теплопотери и риск выхода наружу перегретого пара при аварии.

Назначение футеровки печи

Способов производства конкретных видов только печных футеровочных работ существует множество. Типов футеровочных материалов – не менее, и все время разрабатываются новые. Однако все это разнообразие можно разбить в общем на 4 класса по назначению футеровки, составу материалов и особенностям производства работ:

Футеровка больших промышленных печей различного назначения;
Футеровка топок и др. жаровых частей бытовых кирпичных отопительно-варочных печей;
Футеровка малых металлических печей, бытовых и технологических, применимых вне производственных условий;
Футеровка индукционных печей, как производственных, так и малых.

Большие промышленные

В всех больших промышленных печах назначение футеровки – уменьшить теплопотери и воздействие высоких температур на корпус (кожух) печи. В обжиговых печах футеровка служит еще теплоаккумулятором, обеспечивающим оптимальный режим обжига (плавное нарастание температуры), а также инфракрасным (ИК) излучателем, равномерно прогревающим обжиговую камеру.

Гораздо сложнее задачи футеровки металлоплавильных печей. Она и здесь должна хорошо излучать ИК, чтобы сильнее греть шлак. Качественный металл выплавляется только тогда, когда слой расплавленного шлака нагрет существенно сильнее жидкого металла. Но в то же время футеровка промышленных печей для выплавки металла не должна смачиваться расплавленным шлаком и самим металлом, быть химически инертной по отношению к ним и не выделять вы расплав вредных примесей. Дополнительно – быть прочной, чтобы выдерживать свой собственный огромный вес, т.к. экономическая эффективность металлоплавильных печей растет с увеличением из размеров. Поэтому, напр., для футеровки различных частей доменных и сталеплавильных печей используется не менее 7 видов футеровочных материалов (см. рис.).

Футеровка промышленной печи сложная и ответственная работа. Даже имея 3-4 летнее профтехобразование по этой специальности, нужно поработать в бригаде еще несколько лет учеником или (неформально) подмастерьем, т.е. на низших разрядах, прежде чем быть допущенным к самостоятельной работе. Поэтому, если вас интересует, чем и как футеруются промышленные металлоплавильные печи, начать можно с Википедии (wikipedia.org/wiki/Футеровка ), там это изложено достаточно вразумительно, или Металлопедии. Что касается небольших обжиговых печей, то они футеруются как и металлические технологические (см. далее), а мы пойдем дальше – к футеровке, которую можно сделать своими руками.

Примечание: в сверхмалых металлоплавильных печах, напр. ювелирных, футеровка может составлять все строение (тело) печи или большую часть его, см. видео:

Видео: ювелирная печь из плиты, являющейся корпусом и футеровкой

Футеровка по кирпичу

Футеровка топки кирпичной отопительно-варочной печи преследует 4 цели. Первая обычная: уменьшить термические напряжения на кирпичное строение и тем самым увеличить его срок службы и надежность. Вторая – повысить тепловую эффективность (КПД) печи. Шамот, наилучший материал для футеровки кирпичной печи, имеет меньшую теплоемкость, но большую теплопроводность, чем рабочий печной кирпич. В печи шамотная футеровка будет служить промежуточным тепловым буфером, быстро вбирающим в себя первый жар топлива и постепенно отдающим его телу печи; от этого уменьшится расход топлива и увеличится время теплоотдачи протопленной печи.

Третья цель – сделать печь пригодной для топки не только дровами, но и углем. Жар от каменного угля в начале топки им кратковременно сильный; если им постоянно топить дровяную печку, она довольно скоро пойдет трескаться. Шамотная футеровка «размазывает» тепловой удар от разгоревшегося угля по времени настолько, чтобы кирпичная печь выдерживала его долгие годы.

И, наконец, последняя цель: ремонт обветшавшей топки. Здесь применимы как штучные, так и листовые футеровочные материалы, а также пластичные составы для футеровки набивным способом, см. далее.

Кирпич для футеровки

Футеровка отопительно-варочной печи может производиться кирпичом как керамическим огнеупорным (высокоглинозёмистым высокожженым, поз. 1 на рис.), так и шамотным, поз. 2. Клиновидные кирпичи применяются для кладки пода топки, чтобы создать на нем уклон к колосниковой решетке.

Керамический огнеупорный кирпич так же и более стоек к внешним воздействиям, как и красный рабочий. Примерно такой же величины его теплоемкость, теплопроводность и модуль коэффициента термического расширения (ТКР). Так что экономии топлива футеровка керамическим кирпичом не даст, но сделает печку более стойкой к длительным перерывам в топке. Поэтому футеровать керамическим кирпичом нужно дачную печь, декоративный камин, печь в загородном доме и т.п. Форсировать топку такой печи (перетапливать ее) нельзя – предел жаропрочности керамического огнеупорного кирпича 1200-1300 градусов.

Шамотный кирпич марк ША и ШБ (ГОСТ 390-96) держит температуру до 1500-1700 градусов. Однако в холодной печи более пористый шамот быстро отсыревает и начинает выкрашиваться. Плотность шамотного кирпича больше, чем керамического (1,8-2 г/куб. см против 1,6 г/куб. см), и вес печи с шамотной топкой будет больше цельной кирпичной. Но шамот увеличивает экономичность печи (см. выше), поэтому шамотную футеровку целесообразно делать в печи, регулярно топящейся в холодное время года. Для ремонта топок и переделки их на дрова-уголь лучше использовать т. наз. шамотную плинфу (кирпич уменьшенной высоты, поз. 3 на рис.). Также плинфой удобно футеровать металлические печи совместно в листовыми материалами, см. далее.

Примечание: керамический огнеупорный и шамотный кирпичи в одной и той же футеровке несовместимы. Или то, или другое.

Кладочные растворы

Футеровку из керамического кирпича кладут на жаростойком печном растворе с пределом термостойкости не менее 1300 градусов. Использовать самодельные растворы не рекомендуется, т.к. механическая связность футеровочной кладки предельно мала, см. далее. Для шамотной кладки используется т. наз. шамотный мертель (не мергель!) – готовый сухой жаропрочный кладочный раствор, в который добавляют воды; на нем же можно класть и керамический футеровочный кирпич.

Мертель для футеровочной кладки можно приготовить самостоятельно, но дело это трудоемкое. Состав по объему сухой смеси – 92-95% шамотной крошки фракции 0,6-1,5 мм (можно из отходов шамотного кирпича); остальное – жароупорная глина. Лучше всего каолин; для дровяно-угольной печи пойдет и серая. Цветной оттенок недопустим: дающие его примеси (особенно железо и азот) делают футеровку крайне недолговечной.

Содержание связующего (глины) в зависимости от ее качества определяется экспериментально. В общем чем раствор более тощий (с меньшим содержанием глины), тем дольше продержится футеровка. Но и механическая связность (сцепление) раствора с кирпичом имеют не меньшее значение. Поэтому готовят несколько порций сухого раствора с содержанием глины через 0,5-1%. Воды добавляют чуть-чуть, лишь бы готовый раствор «мазался», поэтому огрехи кладки неисправимы.

Пробными составами соединяют пары кирпичей тычок в тычок, т.е. короткими узкими сторонами. «Слепляют» кирпичи на листе железа, т.к. соединять их нужно «в один тык», без сдвига. На кирпичах заранее выбивают метки, т.к. пробы далее будут обжигаться. Толщина шва – 0,5-1,5 мм; чем тоньше, тем лучше.

Далее пробы сушат 3-4 дня в тени при температуре не ниже +17 градусов. Потом осторожно, чтобы не распались, переносят в ходовую (исправную регулярно действующую печь); лучше всего прямо с листом железа. Обжигать в костре нельзя – нужная температура не будет достигнута. Греть паяльной лампой, газовой или жидкостной горелкой тоже – не получится равномерного нагрева.

В печи на пробы аккуратно накладывают топливо (лучше уголь), и печку как следует протапливают. Когда полностью остынет, пробы вынимают и двумя руками, чтобы какой-то из кирпичей не оказался на весу, поворачивают вертикально, перехватывают за верхний кирпич и слегка встряхивают. Из не распавшихся проб выбирают на самом тощем растворе (с наименьшим содержанием глины) – он и пойдет в дело.

Листовые материалы

Листовые огнеупорные материалы более всего подходят для футеровки металлических печей. Но и в футеровке кирпичной печи они могут найти применение. Особенно – в ремонтной без разборки печи. В топку домовой печи и обе руки-то с трудом просовываются; орудовать в ней с кирпичами порой просто невозможно. Кроме того, кирпичная ремонтная футеровка серьезно уменьшает объем топки; следовательно, и тепловую мощность печи. Но все печное строение (его размеры, масса, конфигурация, каналы, колпаки и пр.) рассчитывается на топку определенной мощности. Если ее мощность упадет ниже заданного предела, печь потеряет эффективность: топлива будет пожирать больше, а греть хуже.

Наилучшая теплоизоляция – вермикулитовая (разновидность слюды). Изолирующие свойства вермикулита феноменальны: 30-мм плиту из него «не пробивает» и пламя автогена – с другой стороны ее можно держать рукой. Вермикулитовые плиты для футеровки выпускаются в т.ч. декоративными (дорогое, надо сказать, удовольствие): такими специальным клеем (см. далее) металлическая топка оклеивается изнутри (поз. 1 на рис.) и получается «как кирпичная» и на вид, и функционально.

В продаже есть и не декоративные вермикулитовые плиты подешевле (поз. 2); ими удобно футеровать металлические технологические печи, т.к. полезный объем рабочего пространства практически не уменьшается, а монтаж вермикулитовых плит вполне возможно осуществить своими руками, см. ролик:

Видео: монтаж футеровочных вермикулитовых плит

Однако для ремонта и футеровки кирпичных печей вермикулит непригоден – слишком плохо проводит тепло. Футерованная вермикулитом топка кирпичной печки не передаст его телу печи: или сама перегреется и преждевременно обветшает, или выпустит денежки за топливо в трубу. Но недорогие базальтовые плиты (поз. 3) плохая замена вермикулиту: их огнестойкость невелика. В футеровке кирпичом в качестве прокладки-термодемпфера неплохо зарекомендовали себя непрошивные базальтовые маты (поз. 4).

Но лучший листовой футеровочный материал для кирпичной печи – каолиновый картон, поз. 5. Он жаростоек, химически нейтрален, его ТКР средний между таковыми шамота и красного кирпича. Недостаток – мало пригоден для металлических печей, т.к. плохо клеится к металлу печными клеями.

Футеровку печи с использованием листовых материалов часто делают всухую – в проем под топку вставляют короб из базальтового или каолинового картона (слева на рис., и в нем выкладывают шамотную топку (в центре). Полезно короб делать с крыльями внахлест со 100% перекрытием (справа).

По возведении печи до верха топки крылья короба заворачивают, подпирают плоским кружалом (деревянным щитом на подпорках) и склеивают печным клеем. Кружало убирают, когда печь построена полностью. Дополнительно о том, как производится футеровка печи с использованием листовых подкладочных материалов, см. напр. сюжет:

Видео: футеровка двухколпаковой печи

Клей вместо раствора

Футеровку больших печей кладут на мертелях или, иногда всухую фасонными кирпичами с зацепами – прочие варианты слишком дороги для больших объемов работ. Но бытовые или малые технологические не промышленные печи лучше футеровать на печных клеях – они более подвижны (текучи), что позволяет исправлять огрехи кладки по ходу дела, и позволяют получить более прочный предельно тонкий шов.

Печных клеев в продаже много видов. Для футеровки не железо- и сталеплавильных печей нужно выбирать клей на алюмосиликатной основе с пределом термостойкости не менее 1300 градусов. На практике хорошо зарекомендовали себя немецкий ScannMix и российский К-170: они химически нейтральны вплоть до предела термостойкости; не выделяют ни железа, ни азота. ScannMix’ом крепче приклеивается вермикулитовая футеровка к стали и чугуну; К-170 ничуть не хуже для прочих случаев.

Порядок производства работ

Футеровка топки печи из кирпича как правило разрабатывается в порядке проектирования печи. Штатная футеровка строится заодно с печью, см. напр., видео о постройке компактной в плане 2-колпаковой печи (3,5х3,5 кирпича) с варочной плитой:

Видео: подробная кладка и футеровка кирпичной печи

Разрабатывать самостоятельно футеровку топки печи без тщательных расчетов не рекомендуется: из-за разности ТКР материалов строение и футеровка печи могут взаимно разрушить друг друга. Если же такая необходимость есть, нужно придерживаться определенных правил. Главное из них: футеровка, строение печи и/или металлические закладные нигде, ни в одной точке не должны касаться друг друга. Везде нужен деформационный зазор 6-12 мм; проще всего обеспечить его прокладками из термостойкого картона, см. выше.

Собственно футерованная топка может быть сколь угодно сложной конструкции, поз. 1 на рис. Но в строении печи она должна быть плавающим ядром, не имеющим с ним механических связей, поз. 2. Если в печи несколько топливников (печь-камин напр.), они футеруются отдельно, поз. 3. Шамотные перемычки между отдельными топливниками могут стать фокусами (местами концентрации) больших термических напряжений, от которых вся печь придет в неисправность.

По той же причине совершенно недопустимо выпускать из футеровки «усы» и т.п. зацепы, поз. 4, а также делать ее противолежащие стенки разной толщины, поз. 5. Топка с неравномерной по толщине футеровкой допустима, если ее стенки одинаковой толщины расположены симметрично относительно теплового фокуса топки (который в топках обычной конфигурации располагается на их продольной оси симметрии).

Далее, штучные материалы (кирпичи) нужно располагать постелями (широкими сторонами) внутрь топки и к ее стенками. Кирпичи монтировать лучше торчмя (вертикально): чем меньше горизонтальных швов придется не высоту топки, тем будет надежнее и дольше прослужит футеровка. И последнее правило – кладочные швы футеровки как можно тоньше. В футеровке промышленных печей толщина горизонтальных швов допускается не более 1,5 мм; вертикальных до 0,5 мм. Этих же норм весьма желательно придерживаться и в домовых печах; домашнему мастеру уложиться в них возможно, только пользуясь печным клеем.

Ремонтная футеровка

Футеровать не очень обветшавшую топку (мелкие щербины, выбоины, не сквозные тонкие трещины) в порядке ремонта проще всего набивным способом клеями, указанными выше. Здесь непреложное правило – клей везде один и тот же. Замазывать дефекты частично один клеем, а частично другим недопустимо! После исправления дефектов топливник изнутри промазывают слоем того же клея толщиной 1-2 мм, тщательно выравнивая его гладким шпателем. Если же топка обветшала сильнее, то ее придется облицевать внутри шамотной плинфой (см. рис. справа), чтобы уменьшить термические напряжения в поврежденном строении печи. Свод топки подправить таким способом можно опять-таки только на жаростойком клею (см. выше), но он часто представляет собой испод варочной плиты, что упрощает работу.

Футеровка по металлу

Футеровка металлической печи производится только изнутри. Дополнительная наружная облицовка или обмазка печи ускорит ее прогрев, но, вопреки распространенному убеждению, на тепловую эффективность печи почти не повлияет: правило утепления помещений «с холодной стороны» возникло оттого, что точку росы нельзя впускать в помещение; для футерованной печи оно не актуально. Зато наружная облицовка/обмазка печи намного усилит термические напряжения в металле ее корпуса и его чувствительность к химическим воздействиям.

Футеровать металлическую печь лучше всего вермикулитом на клею ScannMix или его аналогах: на упаковке или в спецификации клея должно быть указано, что он клеит и металл и/или керамику к металлу (если клеит к металлу керамику, то и плитные материалы приклеит). Для хорошей теплоизоляции муфельной печи достаточно вермикулитовой плиты толщиной 20-30 мм. Если же металлическая печь футеруется кирпичом, то монтировать его нужно по тем же правилам, что и в топке кирпичной печи. Напр., как футеруется шамотом газовая кузнечная печь, см. видео:

Видео: футеровка кузнечной газовой печи

Особый случай – металлическая печь с ребрами жесткости внутри. Футеровать ее кирпичом как показано на рис. справа толку мало: выступающие внутрь гребни металла – отличные тепловые мостики и любимые места расположения термических фокусов. Такую печь нужно сначала оклеить внутри базальтовым матом толщиной от 6 мм на любом пригодном для этого клею, а уж затем собирать штучную футеровку. И кирпичи нужно расположить стоймя, подтесав, если нужно. Указанное выше условие – как можно меньше горизонтальных швов – возникло от большого изнашивающего действия на футеровку вертикального температурного градиента в топке (разницы температур на единицу высоты), а в металлических печах он много больше, чем в кирпичных.

Футеровка индукционных печей

Футеровка индукторной металлоплавильной печи ничуть не проще, чем доменной. Фактически, производители таких печей разрабатывают для них и патентуют собственные составы и способы футеровки, которых только и гарантируют работоспособность печи. «Альтернативные» поставщики иногда осведомляют покупателей (но без гарантии), как нужно футеровать их печи, см. напр. видео:

Видео: футеровка индукционной печи

Основная причина этому – шлак в индукторной печи греется от металла, т.е. оказывается холоднее его. В расплаве возникает термоконвекция, металл зашлаковывается и его выход оказывается бракованным. В домне, для сравнения шахта с распаром направляют поток тепла вниз, и первый расплав на его пути – шлаковый. Попробуйте-ка нагреть болванку так, чтобы она была горячее пламени! В плавильной индукторной печи нужно добиться именно этого, и футеровка тигля тут играет далеко не последнюю роль.

Дополнительное условие – изношенная футеровка должна быть выталкиваемой, т.к. делается она торкретированной (в малых печах сплошной набивной), а разборка негодного тигля – тяжелая, вредная и опасная работа. Расплав металла в индукторной печи греется по всей массе, очень текуч и сквозь штучную футеровку просочится, а льют его наклоном всей печи. В результате футеровка индукторной печи превращается в сложную многокомпонентную конструкцию (слева на рис.), части которой выполняются из разных составов. Табл. в центре на рис. содержит сведения лишь о малой их доле (МП-2 – марка одной из муллитовых масс); (больше, да и то с оговорками, можно почерпнуть отсюда: studfiles.net/preview/1864729/page:4/).

Но если офутеровать таким образом тигель сверхмалой печи на несколько кг или сотен грамм металла, то получится ситуация наподобие той, что справа на рис: тигель сильно греется, выделяя в расплав примеси и портя металл. Здесь дело оказывается уже в частоте питающего тока.

Металл в индукторной печи, как известно, греется за счет своей электропроводности вихревыми токами (токами Фуко). Часто пишут, что металл в такой печи греют токи высокой частоты (ТВЧ). Но чем больше масса металла, тем ниже оказывается оптимальная частота питающего тока – меньше оказываются потери его мощности. Для тонн и десятков тонн металла «ТВЧ» нужны уже с частотами в десятки-сотни Гц; индукторы больших печей данного типа нередко запитывают прямо от промышленной сети 50 Гц.

Но для малых масс металла ТВЧ нужны уже «настоящие» – от десятков кГц до единиц МГц. При этом большое значение приобретают потери энергии ВЧ электромагнитного поля (ЭМП) в токонепроводящем материале тигля. Они характеризуются т.наз. тангенсом угла диэлектрических потерь tgδ. Для частот до 200-300 кГц (до 5 кг металла) его значение должно быть tgδ<0,02, а для частот до 1-5 МГЦ (граммы-сотни грамм металла) нужен tgδ<0,006, причем с повышением температуры диэлектрика его tgδ довольно быстро растет. Фактически из материалов, пригодных для футеровки печи, в заданные значения tgδ при ее рабочих температурах укладываются только каолин, чисто белый (без железа и азота) кварцевый песок, дробленый плавленый кварц (кварцевая крошка марки А) и вермикулит. Последний отпадает: непрочен и не позволяет получить прочные набивочные и намазочные составы. Итого остается всего одно пригодное сочетание наполнителя со связующим; и то, как говорится, слава богу.

Футеровка тигля малой и сверхмалой индукторной печи делается из них в общем так же, как шамотный мертель. Фракция кварцевой крошки 0,3-0,6 мм; каолина 5-8% по объему. Нужно сделать 4 пробных тигля через 1% по объему связующего, прожечь каждый 3-4 раза пустым в индукторе, а в оставшихся целыми провести пробные плавки. Это опасно! Печь должна быть с дистанционным включением (можно проводным). Во время плавки выйдите из помещения и наблюдайте за ее ходом издали через защитное стекло!

В заключение

Огнеупорная футеровка печи любого назначения – дело очень непростое. Ремонтопригодность печных футеровок мала, и браться футеровать печь нужно с полной ответственностью и знанием дела. Будем надеяться, что материалы этой статьи помогут вам освоить специальность футеровщика хотя бы для себя.

Главная > Устройства