Топочная печь. Футеровка печей: материалы, технология. Футеровка печи: суть и назначение, как проводится для различных печей Слой футеровки

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.

Общие понятия о футеровке

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.

Цены на кирпич

• 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:

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.

Цены на цемент

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 .

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, 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.

Цены на отопительные печи

отопительная печь

• 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 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.

Цены на шамотный кирпич

шамотный кирпич

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

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.

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.

Поскольку огнеупорные материалы, в которых сочетаются все требуемые для защиты промышленных печей свойства, на данный момент не разработаны, то футеровку установок разных типов проводят наиболее подходящими для этих целей изделиями. Ещё один способ обеспечить требуемую защиту — изготовить футеровку из нескольких слоев, каждый из которых выполняет те или иные функции. Всё это привело к тому, что в качестве огнеупорных материалов для футеровки печей используются различные огнестойкие изделия, обладающие разными свойствами и характеристиками.

Всю продукцию, используемую для футеровки, можно разделить на три категории - высокотемпературные теплоизоляционные плиты, маты, модули и волокно. Второй тип огнеупорных и теплоизоляционных материалов включает легковесный огнеупорный кирпич. Наиболее популярными, хотя и несколько устаревшими теплостойкими материалами для футеровки являются огнеупорный бетон, кирпич, мертель и монолитные изделия из них, а также всевозможные вспомогательные материалы, применяемые вместе с ними, - мастики, клеи и т. д.

Среди наиболее эффективных огнеупорных материалов для печей можно выделить керамическое волокно. Данный тип теплоизоляционных изделий может выпускаться с разными химическими составами, длиной волокон, содержанием Al2O3 и диаметром волокон. Максимально протестированный диапазон рабочих температур находится в пределах 1270°С-1652°C. Довольно часто, для облегчения монтажных работ, керамическое волокно помещают в модульные системы.

Рулонные огнеупорные материалы для футеровки представляют собой наиболее универсальную продукцию. Эти изготовленные на основе керамического волокна материалы отличаются небольшим весом, крайне малой теплопроводностью, отличной термостойкостью. Разные типы изделий имеют различные показатели плотности и толщины, что обуславливает температурные показатели – для рулонных изделий предел рабочих температур составляет 1110°C-1350°C. Любой огнеупорный материал необходимо проверять на соответствие температурным режимам.

Огнеупорная футеровка и теплоизоляционные материалы

Тонколистовые изделия, несмотря на кажущуюся непригодность, также могут использоваться в качестве огнеупорных и теплоизоляционных материалов. В эту категорию входят бумага, толстый картон и войлок. Все они могут использоваться не только для изоляции, но и для фильтрации горячих газов. Многие специально разработанные тонколистовые изделия отличаются низким содержанием вредных примесей и чрезвычайно высокой прочностью. Все огнеупорные материалы из этой группы пригодны для применения при температурах 815-1645°C.

Наиболее эффективными и широко распространёнными огнестойкими материалами для печей являются кирпич и специализированные бетоны. Как всю футеровку, так и отдельные слои довольно часто выполняют при помощи одного кирпича или бетона. Хотя, как правило, они служат лишь наружным и внутренним слоем, тогда как основная теплоизоляционная нагрузка ложится на более современные материалы. Дело в том, что огнеупорные и теплоизоляционные материалы этого типа обладают достаточно высокой теплопроводностью, что и вызывает необходимость прибегать к более высокотехнологичным изделиям. Зато бетон и кирпич способны выдерживать химическое, механическое и другое воздействие в условиях высоких температур. Разработано несколько разновидностей огнеупорных бетонов способных выдерживать температуры до 1790°C. Эти огнеупорные материалы для печи представлены на рынке в виде пластичных или сухих растворов. В том числе разработаны бетоны пригодные для использования с огнеупорным кирпичом.

Как видно из этого перечня материалы для огнеупорной футеровки печей весьма многообразны, как по составу, так и по характеристикам. Выбор конкретного изделия зависят от типа печи и требуемого уровня защиты. Наше предприятие предлагает все необходимые изделия для футеровки любых типов промышленных печей.

Футеровка печи – это специальная отделка поверхностей изделия для защиты от возможных повреждений в процессе эксплуатации, являющихся результатом воздействия термического, механического, химического и другого характера. Футеровка печного оборудования призвана продлить срок службы стенок и других деталей топки.

Особенности защитной отделки печей

При регулярном пользовании печью на все материалы, из которых она сделана, воздействуют очень высокие температуры. Они зависят от температур горения конкретных веществ, которые используются в качестве топлива. Конечно, стенки печки делают из огнеупорных материалов, но экстремальные термические воздействия изменяют их структуру и свойства, что приводит к постепенному разрушению. Именно для защиты от таких воздействий используется футеровка.

Футеровка станет лучшей внутренней защитой вашего очага от прогорания и других повреждений

В каких случаях применяется

Если речь идет о небольшом очаге, который используют периодически – для обогрева дачного домика в выходной день или приготовления пищи на свежем воздухе (барбекюшницы), то здесь дополнительная защита не нужна. В таких случаях если разрушения и происходят, то они минимальны и не повредят устройству в ближайшем будущем.

Обязательная футеровка потребуется для следующих типов топочных изделий:

• Больших бытовых и промышленных.
• Предназначенных для очень длительного пользования – например, постоянного обогрева жилища.
• Жаровых камер, которые устраиваются для регулярного приготовления пищи в «русских» и других подобных печках.
• Топливных агрегатов, дымовые каналы которых устроены прямо вдоль стенок топки.
• В случаях использования высококалорийного топлива с исключительно высокой температурой горения.

Виды футеровки

Футеровочные работы проводятся прямо внутри топливника металлических, каменных и кирпичных устройств. Это можно сделать разными способами в зависимости от того, какой ожидается эффект и какие должны быть достигнуты цели:

• Возможно использование специальных защитных экранов теплоизолирующего действия. Они будут оказывать влияние на процент нагрева дымовых газов, поглощая значительную часть тепло-лучевых потоков и удаляя большую часть тепла через дымоходы.
• Применение материалов, которые возьмут большую часть теплового воздействия на себя – огнестойких с низкой теплопроводностью, замедляющих процесс нагрева материалов топки и исключающих их непосредственный контакт с огнем.

Футеровочные работы в кирпичной топке проводятся посредством выкладывания кирпичной кладки

ВНИМАНИЕ! Теплоизоляционные экраны значительно уменьшают отдачу тепла, поэтому их не применяют для топок, предназначенных для обогрева помещений.

Способы выполнения

Футеровку очага обычно проводят с помощью так называемых «шамотных» материалов – особым образом обработанных веществ и их смесей с включением элементов обжига, уничтожающего пластичные свойства и доводящего до спекания их частиц, а также других огнеупорных продуктов. Это могут быть:

1. Обтесанный камень, изготовленный из натуральной горной породы типа песчаника или кварца, либо конгломерата, стойкий к особенно высоким температурам.
2. Готовые шамотные кирпичи, из которых выкладывают внутреннюю стенку. Их огнеупорные свойства достигаются благодаря особой технологии изготовления с добавлением порошка из заранее обожженной глины и других улучшающих свойства конечного продукта веществ. Защита из такого кирпича очень популярна, так как может выдержать практически любые температуры обогревательной печи и стоит сравнительно дешево.
3. Рулонные материалы, пластины и маты:
   • базальтовое волокно;
   • вермикулитовые плиты;
   • каолин в виде бумаги или картона, состоящий из минеральной белой глины.
4. Растворы и вещества, которыми покрывают стены топки:
   • шамотные, являющиеся огнеупорными бетонами с добавлением отощающего компонента,
   • муллитовые – силикатные жидкостекольные смеси с различными вариациями состава.

Отделка из вермикулита может стать отличной альтернативой кирпичу и камню

Сравнительная таблица футеровочных материалов

ВАЖНО! В условиях производства – на металлургических и других предприятиях, где используется обработка сырья и готовых изделий горячим способом, печная защита чаще всего изготавливается из камня или шамотного кирпича. В «тесных» домашних условиях более приемлемы альтернативные варианты.

Сам себе мастер

Конечно, для устройства футеровочного слоя в домашнем очаге можно прибегнуть к услугам специалистов, но при некоторых навыках работы и соответствующих знаниях эту операцию можно провести самостоятельно.

Футеровка из кирпича

Футеровка печи своими руками из шамотного кирпича выполняется с учетом следующих особенностей:

• Кирпич аккуратно выкладывается «ребром на ребро», без сдвигов элементов кладки относительно друг друга, вдоль всех стенок внутренних топки.
• Швы между отдельными кирпичами заполняются раствором на основе шамота и глины.
• Если основная кладка также выполнена из кирпича, то футеровочный и основной слой стыкуются посредством одного вертикального шва, но без перевязки.
• Если же материал самой топки – металл (чугун или сталь), то между ее стенками и кладкой следует в обязательном порядке оставлять небольшой зазор, рассчитанный на температурные расширения металла, – иначе регулярные нагревы и остывания могут в скором времени ее разрушить.

Отделка шамотным кирпичом происходит по схеме – вдоль всех стенок с зазором с учетом расширения материалов

ВНИМАНИЕ! Также возможна внутритопочная кладка из огнеупорного красного кирпича, но смешивать виды кирпичей (шамотный плюс огнеупорный) нельзя, так как у них разные показатели линейного расширения и теплопроводности, что сделает постройку недолговечной.

Старая кладка из шамотного кирпича подлежит регулярным осмотрам и ремонту изношенных участков, который проводится посредством затирки раствором из шамота и глиноземистого цемента.

Из рулонного материала

Выгода использования рулонных материалов (а также пластин и матов) заключается в том, что они занимают очень мало места и не «крадут» общего объема, необходимого для закладки топлива и прохода дыма. Стандартная толщина большинства из них не превышает 1 см (например, толстый каолиновый картон бывает толщиной до 7-ми мм). Чтобы провести необходимые работы, нужно помнить, что:

• Количество необходимых для футеровки материалов рассчитывается с учетом их линейного расширения при нагреве.
• В некоторых случаях возможна укладка полотна в 2 слоя, но для бытовых потребностей это совсем не обязательно.
• Отдельные пластины крепятся элементами армирования – металлическими штырями, которые вставляются в заранее проделанные канавки.
• При отделке огнеупорными матами или пластинами следует соблюдать последовательность их крепления: сначала покрывается дно, затем боковая поверхность, а потом «потолок» топочного отдела.

ИНТЕРЕСНО! Многие современные печи заводского производства уже имеют футеровочный слой на стенках топочных отделов и не требуют дополнительной обработки. В частности, стальные агрегаты часто бывают обработаны вермикулитом.

Внутренняя отделка может проводиться базальтовым картоном

Обмазка растворами

Обмазка огнеупорными растворами дает еще более тонкий слой футеровки. Для такого способа характерны следующие нюансы:

• Для приготовления растворов обычно используются сухие составы шамотных, муллитовых либо корундовых смесей, которые затем разбавляются водой до нужной консистенции.
• После нанесения раствор должен пройти обжиг в естественных условиях (при работе печи) либо с помощью паяльной лампы. Во втором случае работы проводятся до появления твердой корочки.

ВАЖНО! Преимуществом растворного способа также является создание абсолютно монолитных поверхностей, дающих лучшее ограждение материалов от воздействия огня. Однако такой монолит быстрее потребует ремонта, чем каменные и кирпичные кладки.

Заранее продуманная защита печи станет гарантией тепла и уюта на долгие годы

Сколько прослужит новая футеровка

Любое покрытие со временем может изнашиваться. Даже самый прочный футеровочный слой внутри вашей топки постепенно может потерять начальную герметичность. Для его сохранения следует учитывать следующее:

• Внутренняя защита печи нуждается в периодической проверке на целостность. Повреждения нужно вовремя заделывать растворами, приготовленными из смеси шамота и глины.
• Гораздо дольше прослужат поверхности, изначально выполненные более качественно (ровный герметичный слой равномерной толщины без трещин и других повреждений).

ВНИМАНИЕ! Монтаж футеровки является сложной инженерной задачей, которую лучше всего доверить знающим людям, то есть выполнять работы под руководством специалиста или отдать их полностью в руки профессионалов. Качественное выполнение этой ответственной работы позволит надолго забыть о ремонте очага.

Видео: футеровка топки печи

Футеровочные работы представляют собой непосредственно работы по укладыванию и укреплению различных конструкций, в зависимости от назначения этих конструкций. Футеровка обеспечивает защитные свойства конструкций от всевозможных повреждений механического и физического характера.

Как правило, в основном футеровочные работы проводятся в металлургическом производстве, где основным элементом являются доменные печи. Так же футеровке подвергаются и дополнительные части доменных печей, такие ковши, трубы и топки.

Футеровочные работы для данных элементов являются необходимыми, поскольку посредством ее проведения повышается такое качество металлургического оборудования, как ь и повышается устойчивость к различным видам механических воздействий. После проведения футеровочных работ, печи достаточно стойко выносят такие воздействия, как повышенное трение, они защищены от различного рода налипания и способны служить более долгий срок.

Технология футеровочных работ

Футеровочные работы проводятся посредством нанесения на внутреннюю поверхность изделия такого специального средства, которое изготовлено на вермикулитной основе. Данное вещество обладает множеством качеств, которые необходимы для продления срока службы изделий. К этим качествам можно отнести следующие, такие как повышение огнеупорности материала, и его теплостойкости. Данный материал хорошо переносит всевозможные химические воздействия и является хорошим изоляционным материалом. Таким образом, данный материал является еще и минимально электропроводным.

Для проведения футеровочных работ доменных печей используются такие огнеупорные материалы, как кирпич шамотного типа. Данный материал очень высокого качества. Так же в ход идут блоки углеродистого типа, кирпич, содержащий повышенное количество глиноземного материала. В некоторых случаях для проведения футеровки печей доменного типа используется кирпич карбидокремниевого состава.

Особенности футеровочных работ

Сам процесс футеровочных работ состоит из выкладывания поэтапно всех типов . Так самую нижнюю часть доменной печи, которая называется лещадью, выкладывают кирпичными блоками, содержащими высокий уровень глиноземного материала. Пространство, которое образуется при такой кладке, затирается специальной замазкой. Которая изготавливается из мертельного материала, которое должно быть соответствующим типу кирпича, применяемого в кладке. Мертельный материал получают посредством смешивания шамота, который измельчен в порошкообразную консистенцию и глины.

Если данный материал используется в кладке ответственного характера, то туда непременно добавляются такие компоненты как сода и барда сульфитно-спиртового состава. Данное вещество добавляют для большей клейкости материала и таким образом для большего схватывания кирпича. Между блоками, которые являются углеродистыми, шовное пространство заполняется другим веществом. А именно специальной пастообразной массой, которая изготовлена из таких веществ, как кокс и смоло-пек.

Собственно весь процесс футеровочных работ состоит из кладки огнеупорных материалов и промазыванию швов между этими материалами. Футеровочные работы не являются работами повышенной сложности, хотя они достаточно трудоемки. Главным условием здесь является использование материалов специального назначения и состава. А так же важным является соблюдение всех рабочих регламентов и соблюдение всех техник безопасности.