Футеровка металлической печи шамотным кирпичом

Обновлено: 26.04.2024

Футеровка печи своими руками, выполненная шамотными изделиями, будет прочной, долговечной и эффективной, только с применением специального раствора. Оптимальный вариант – готовые сухие смеси, для футеровки печей своими руками, 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 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.

Что такое и зачем нужна футеровка печи?

Стены топочной камеры в кирпичных печах подвергаются постоянному воздействию высоких температур, поэтому для её сооружения применяют только огнеупорные материалы.

Но и они не способны выстоять перед потоком тепловой энергии, выделяющейся при горении топлива. Обычный печной кирпич со временем высыхает и может растрескаться, что повлечёт за собой медленное разрушение конструкции. Поэтому для дополнительной защиты от воздействия открытого огня проводят футерование стен топки.

Что такое «футеровка»?

Футеровка печи — это устройство облицовочного слоя на внутренних плоскостях топочного отдела, находящихся в постоянном контакте с открытым огнём. В его функцию входит защита внешних стен от повреждений термического, механического, химического или физического характера. Футерование выполняют не только для отопительных устройств бытового назначения, такую технологию применяют при изготовлении металлургических плавильных печей, паровых котлов, ковшей и т. п.

Кроме огнезащиты, жаростойкий материал выполняет теплоизоляционную функцию — снижение потерь тепла. Однако, здесь существует некоторая опасность: слишком толстый слой футеровки приведёт к снижению КПД прибора, так как потоки тепловой энергии будут «улетать» через дымоотвод на улицу, а не распространяться внутрь помещения.

Способы выполнения

Футеруют топочные бункеры, в зависимости от стройматериала изготовления основной конструкции, несколькими способами:

Используемые материалы

Огнеупорные материалы для футеровки печей в зависимости от входящих в сырьевой состав ингредиентов подразделяются на следующие классы:

А — изделия, основу которых составляют материалы природного происхождения или синтетическая композиция с добавлением кремнеорганического связующего;
В — в качестве основного ингредиента используется специальный вид глины (шамот);
С — другие компоненты огнеупорных веществ.

Изделия и составы для футеровки печи класса В (кирпич, блоки, мастики и т.п.), основу которых составляет обожжённая шамотная глина доступны, стоят недорого, и поэтому пользуются наибольшей популярностью. Для повышения жаростойкости в сырьё при их производстве могут вводиться порции кварцевого песка, песчаника и других видов горных пород, прочность которых остаётся неизменной при любых значениях температур нагрева.

В качестве дополнительной защиты к шамотным изделиям применяются материалы в форме рулона, плиты или листа. Они укладываются между слоями кладки из жаропрочных и керамических изделий. В перечень таких материалов для футеровки печи, основу которых составляет белая глина, входят:

базальтовая вата;

плотный каолин;

муллито — кремнеземистые маты;

вермикулит и ряд других изделий.

Сухие смеси используются для изготовления огнестойкого раствора, которым обмазывают плоскости топочного бункера и другие элементы кладки. Ими заполняют полости технологических просветов и зазоров, компенсирующих линейное расширение конструктивных деталей печи из металла.

К огнеупорным материалам для футеровки печей можно отнести и термостойкую алюмосиликатную клеевую массу, с помощью которой приклеивают огнеупоры в листовой или рулонной форме. Такой клей также применяют для кладки из шамота, для обмазки тонким слоем стен из кирпича с низкой термостойкостью.

О клее и растворе

На долговечность и эффективность футеровки печи кроме качества и технических характеристик материалов оказывает влияние их правильная укладка. Любые нарушения в технологии внутренних облицовочных работ топки могут привести к изменению свойств и структуры окружающих стройматериалов, выходу угарных газов в жилые комнаты.

Раствор

При обмазке топки термостойкими растворами на стенках образуется монолитный очень тонкий защитный слой, являющейся лучшим ограждением рабочей поверхности от воздействия огня. Однако такому монолиту быстрее потребуется ремонт, чем для кладки из штучных изделий.

Для изготовления футеровки по такой технологии существует несколько правил:

Консистенция раствора для футеровки

Огнеупорный клей

Продажа огнеупорного клея для футеровки осуществляется в пластиковых ёмкостях весом 2 — 50 кг. До начала работ по футеровке ведро с клеем нужно вскрыть и перемешать содержимое до полной однородности.

Клеевая масса наносится только на предварительно увлажнённую поверхность шпателем. Толщина слоя не должна превышать 3-х мм.

Если планируется обмазывать клеем всю полость топки, то обмазку выполняют слоями с временным промежутком между нанесением не менее 15 минут.

Для приклеивания базальтового картона на горизонтальные участки клеевой состав можно разбавить водой на 15%, но не позднее, чем за 12 ч до начала работы с клеем.

В зависимости от структуры обрабатываемой поверхности и толщины клеевого слоя на 1 м² расходуется от 1 до 4 кг клея.

Время полного застывания слоя клеевой массы с толщиной в 3 мм при температуре выше 25ºС составляет 24 часа, при температуре свыше 90ºС — 6 часов.

Нужно ли замачивать шамотный кирпич перед кладкой?

Даже у опытных печников нет однозначного ответа на этот вопрос. Однако, изучив физические свойства шамота, можно убедиться, что в некоторых случаях, перед тем, как сделать футеровку печи, увлажнять кладочный материал просто необходимо:

когда кладка ведётся бывшим в употреблении кирпичом. Во время предыдущего использования поры материала забились частицами пыли и кладочной смеси, и чтобы открыть капилляры в его структуре, кирпич замачивают. После того, как кирпич вынимают из ёмкости с водой, следует дождаться пока с него стечёт вся жидкость, а уже затем использовать для кладочных работ;
при возведении отопительного прибора в летний зной, а вот при повышенной влажности осенью или весной уже лучше кирпич не замачивать.

Инструменты для работы

Для обустройства футеровки печи потребуется комплект следующих инструментов:

емкости для приготовления раствора и замачивания кирпича;
мастерок;
отвес;
мочальная кисть для нанесения клея;
молоток;
ножовка;
расшивка для кирпича, мочальная кисть для нанесения клея или тёрки разравнивания слоя раствора (в зависимости от вида футеровочного материала);
кельма;
правила;
полутёрок.

Инструкции по футеровке

Для устройства футеровки домашней печки лучше воспользоваться услугами специалистов, но при наличии хотя бы минимальных навыков и старания этот вид работы печного мастера можно выполнить своими руками.

Кирпичной печи

Футерование топки кирпичной печи с использованием шамота выполняется следующим образом:

Первый ряд. Шамотный кирпич кладут ребром вокруг колосников. Предпочтительнее, чтобы кирпичное изделие имело наклонную грань для обеспечения уклона в сторону колосниковой решётки.
Второй ряд задней и боковых стен поднимается одновременно. Кирпич также укладывают ребром со сдвигом на ½ длины относительно блока в нижнем ряду. Выполняется армирование шва стальной проволокой диаметром 3 мм или 5 мм.
Последующие ряды выполняются аналогичным образом до верха топочного отдела. Армируют швы через один ряд кладки.
В последнюю очередь облицовывают верхнюю плоскость топки, укладывая кирпич плашмя. Между слоями футеровки и основной кладки выполняют тепловую изоляцию из асбеста. Если свод имеет выпуклую форму кладку ведут с применением фасонного (трёхстороннего клинового или пятигранного) кирпича.

Что такое и для чего нужна футеровка печи

Футеровка печей

Чтобы узнать, что такое футеровка и для чего она нужна, необходимо понимать, что в любой печи при сжигании топлива образуется высокая температура. Воздействие высоких температур приводит к изменению структуры и свойств материала. Материалы, из которых изготовлена печь, хоть и являются в большинстве огнеупорными, тоже нуждаются в защите.

Защита наружная, внутренняя

Защиту внутренних стенок топливника можно осуществить несколькими способами:

Во-первых, можно использовать защитные экраны, способные поглощать большую часть лучистых потоков. Установленные внутри топливника экраны влияют на нагрев дымовых газов, поэтому большая часть тепла будет удаляться через дымоход.
Во-вторых, внутреннюю часть топливника можно обмуровать огнестойким низкотеплопроводным материалом.

Теплозащита и теплоизоляция – разница есть

Существует огромная разница между теплозащитными и теплоизоляционными принципами. При теплоизоляции тепло, выработанное в рабочей зоне, никуда не удаляется. Для этого и служит теплоизоляция.

В отличие от нее, теплозащита предназначена защищать определенный участок от теплового излучения рабочей зоны. Из всего сказанного становится понятным, что теплозащита совершенно не предназначена для сохранения тепла.

Кирпич для футеровки: шамот — идеальное решение

Шамотный кирпич

Если устанавливается внешняя защита в виде экрана в котлах обогрева, применение такого метода будет очень расточительным, так как большая часть тепла будет расходоваться совершенно напрасно. Но этот метод прекрасно подходит для установки банных печей.

Ранее, при СССР, частникам в основной массе был известен простой строительный кирпич ГОСТ 530-95. Данный кирпич предназначен для возведения промышленных, жилых строений и никоим образом для использования в печах и котлах отопления. Кстати, многие до сих пор используют его для строительства печей и котлов.

Многим умельцам в то время удавалось раздобыть кирпич данного ГОСТ, но более высокой марки М – 300, в простонародном выражении «печной». Этим кирпичом обкладывалась топочная часть печей для защиты от высоких температур.

Позже для массового применения стал доступен шамотный кирпич ГОСТ 390 – 96.

Наша справка: шамотные материалы изготавливаются из глины, смешанной с порошком из обожженной глины и последующим обжигом при высоких температурах.

Использование шамота и есть футеровка

Из-за того, что все фракции имеют однородный химический состав, все шамотные изделия имеют высокую степень термостойкости и не растрескиваются от воздействия высоких температур.

Обкладывание топочной части шамотным материалом для защиты теплового агрегата от воздействия высокой температуры в топочной части называется футеровкой.

Футеровка топочной части

Производственная футеровка и свойства материалов

На производстве, в металлургии, футеровка индукционной печи выполняется с использованием особых, прессованных шамотных кирпичей. Они очень износостойкие, не дают усадки и хорошо выдерживают термоудары. Применение шамотного кирпича позволило добиться большой экономии средств и намного удешевить процесс производства металлов.

Индукционная печь

В таблице приведены свойства некоторых огнеупорных материалов

Материал	Плотность кг/м3	Максимальная рабочая температура °С
Шамот	1800-2000	1300
Кирпич глиняный	1600	700
Вермикулит	150-250	1100
Базальтовая вата	100	750
Каолин плотный	2400-2500	1400

Бытовые проблемы – футеровка как решение

В быту людям обычно приходится решать более простые задачи. На самом последнем этапе, догорание углей, происходит перегрев низа металлической печки, иногда докрасна. Человек решает своими руками обложить изнутри перегревающуюся стенку.

Но и в этом случае приходится решать вопрос, до какого уровня выполнить футеровку, оставить ли зазор и как при этом закрепить кирпичи?

Конкретно в данной ситуации вопрос можно решить следующим образом:

Если позволяет ширина топливника, по его периметру укладываются шамотные кирпичи стандартного размера – 250Х150Х65 мм. При этом кирпич укладывается к стенке плашмя. Можно уложить вертикально, с высотой 250 мм или горизонтально на 120 мм.
Для того чтобы кирпичи надежно зафиксировать между собой, используется простой способ. С помощью шлифовальной машинки делается пропил в части соединения, и кирпичи скрепляются с помощью вставленного металлического шипа подходящего размера.

Устройство футеровки: температура и металл

Особое внимание стоит обратить на то, что термическое линейное расширение металла намного больше, чем у кирпича. Поэтому все металлические части, подверженные нагреву, должны иметь свободное пространство для расширения.

Наша справка: отсутствие зазора между металлической стенкой печи и футеровкой приводит к разрушению футеровки.

При устройстве данной футеровки зазор уплотняется базальтовой или каолиновой ватой, скрученной в жгуты, шнуры или виде спрессованного полотна. Можно для этой цели использовать асбест.

Ошибочная защита. Последствия

Очень часто встречается такая картина. Металлическая печь обкладывается кирпичом с применением глинистого раствора, да еще и без зазора. Мотивируется это обеспечением безопасности и улучшением прогрева печи.

Металлическая печь с кирпичной обкладкой

Это совершенное заблуждение!

Во-первых, кирпич очень теплоемок.
Во-вторых, у кирпича низкая теплопроводность. Что происходит во время работы такой печи?

Кирпич просто исполняет роль теплозащиты. Основное тепло, вырабатываемое печью, из-за переизбытка в топке просто вылетает в трубу.
Ко всему прочему, отсутствие зазора мешает проникновению охлаждающего воздуха к металлическим стенкам печи, что однозначно приводит к их прогару, а расширение металла приведет к растрескиванию кирпичной защиты.

Как итог, угарные газы начнут поступать в помещение.

Не всегда кирпич: смеси для футеровки

В последнее время большой популярностью стали пользоваться банные «лепные» печи различных форм. В основном такие печи устанавливаются в банях, выполненных в стилизованном «сказочном стиле». Изготавливают такие печи, используя старинный метод, называемый – глинобитным.

После естественной просушки глины производится обжиг печи изнутри с применением дров. Наружная часть обжигается с помощью паяльных ламп до образования корочки. Очень удобно выполнить футеровку таких печей, применяя специальные составы.

Это могут быть сухие смеси:

Шамотные.
Муллитовые.
Корундовые.

Данные составы можно прекрасно использовать для изготовления прямо на месте различных огнеупорных изделий, футеровок в том числе. Сплошная, монолитная футеровка, изготовленная из данных материалов, намного превосходит по своим качествам шовные футеровки печи, выполненные с помощью шамотного кирпича.

Футеровка без отрыва от производства

В настоящее время существует ряд технологий, при которых футеровка или восстановление футеровки производится без остановки печи. Составы наносятся с помощью «набрызга» прямо на раскаленную поверхность или методом торкретирования.

Наша справка: торкретирование – метод, при котором бетонная или иная смесь наносится послойно на конструкцию с помощью сжатого воздуха и специальной торкретной установки.

Данный способ в основном применяется на производстве, что позволяет без остановки процесса производства выполнить при необходимости футеровочные работы.

Кирпичная печь: проблемы «перетопов»

Мы уже рассмотрели необходимость футеровки топочной части металлических печей, а как дела обстоят у кирпичных печей? Что происходит с кирпичными печами при «перетопах»?

Трещины в кирпичной печи

Существует понятие – термическое растрескивание. Это явление относится как к самому материалу печи, так и к ее швам.

Внутренние стенки печей, нагреваясь от горячих газов, вырабатываемых сжигаемым топливом, расширяются и начинают распирать наружные «холодные» стенки.
Наружные стенки печи играют роль «бандажа», сохраняя размеры печи и поддерживая ее целостность.
Чем больше прогревается печь, тем тоньше становится «бандаж», который и так испытывает сильные нагрузки, а поэтому становится еще менее прочным.
При «перетопе» печей наружные стенки под внутренним напором начинают «разъезжаться» в стороны.
Образуются трещины, и даже происходит разрывание отдельных кирпичей.

Местный раствор: основные недостатки

Стоит обратить внимание, что в кирпичной печи для соединения кирпичей между собой применяется глина. Поэтому происходит разрыв или самих швов, или контактности с кирпичами из-за низкой адгезии. В любом случае шов, в котором применялся раствор с большим содержанием песка, будет расширяться значительно больше чем кирпич.

Данная ситуация усложняется еще и тем, что в основном термический коэффициент у кирпичей и швов имеет большое различие между собой. Это и понятно, ведь в основной массе печной раствор готовится непосредственно на месте. Печники добиваются в первую очередь пластичности раствора на ощупь и отсутствия растрескивания при высыхании и сжатии.

Наша справка: правильную оценку раствора на соответствие с используемыми кирпичами можно проверить следующим образом. Раствором скрепляются два кирпича, после просушки производится прокалка испытуемого блока в печи, с последующей оценкой на адгезию, растрескивание и отслаивание.

Методы и варианты приготовления правильных растворов

Конечно, такой метод требует определенных временных затрат, ведь не факт, что с первого раза у вас получится требуемый раствор.

Поэтому если вы все же решите использовать данный метод проверки, приготовьте сразу несколько «блоков» для испытания с различными растворами. После вам только останется выбрать самый оптимальный. Главное — не перепутать и не забыть, где какой раствор.

Еще одним хорошим вариантом является использование для раствора самых обычных глин, с примесью порошка, приготовленного из молотого кирпича.

Если при топке вы будете использовать только дрова, использование специальных шамотных глин с большим содержанием каолинита не совсем целесообразно, так как температура дров недостаточна для того, чтобы каолин спекся в муллит. Но если вы будете применять уголь, тогда такой вариант будет вполне оправдан.

Футеровка: вопросов больше нет

Рассмотрев данный вопрос, можно сделать вывод, что футеровка печей, используемых в бытовых целях, в основном представляет собой защиту конструкции печи от разрушающего воздействия высоких температур. Это своего рода экран, препятствующий тепловому потоку открытого огня напрямую воздействовать на стенки печи.

В отличие от «бытовой» футеровки, футеровка в промышленности, к примеру, футеровка индукционной печи, предназначается для значительного уменьшения тепловых потерь, предохранения кожуха печи от прямого воздействия высоких температур и защиты от прямого контакта с расплавленным металлом.

Рассмотрев данный вопрос, надеемся, вы сделаете правильный вывод, который поможет вам при сооружении печей своими руками.

Футеровка печи: как защитить от повреждений?

В этой статье вы узнаете, как производится защита печи и особенно топки от различных физических и механических повреждений, какие существуют материалы, применяемые с этой целью, а также как осуществляется футеровка печи.

Футеровка печи для усиления огнестойкости

Но для начала следует разобраться, что такое футеровка топки? Футеровка представляет собой конструкцию, которая служит защитой рабочей камеры (главным образом, топки) печи от различных воздействий окружающей среды. Цели, которые преследует футеровка печи:

теплоизоляционные изделия (защита от перепада температур);
огнеупорные изделия (защита от жара топки);
кислотоупорные изделия (защита от агрессивных реагентов);
облицовочные материалы.

Таким образом, футеровка печи обеспечивает полную герметизацию и создает необходимую газовую плотность в печи. Эта конструкция продлевает сроки службы топки и способствует улучшению механической, строительной и геометрической стойкости.

Печи, в которых предусматривается нагревание металлов, устраиваются из материалов, которые обеспечивают устойчивость и прочность.

К таким материалам относят:

Однако перечисленные выше материалы не способны противостоять высоким температурам, поэтому необходима огнеупорная футеровка для защиты рабочего пространства печи, проводят ее с использованием устойчивых и огнеупорных к химическим воздействиям материалов, которые предотвращают разрушения.

В качестве фурнитуры применяют глину или различные горные породы.

Основные классы материалов для футеровки

Выделяют 3 класса материалов, при помощи которых может быть проведена футеровка печи:

Класс A — материалы, основу которых составляет кремнезем;
Класс B — материалы, основу которых составляет глина (гидросиликат глинозема);
Класс C — смешанные материалы, не относящиеся к классам A и В.

Материалы класса A

Материалы класса A подразделяются на:

Материалы для кладки печи

искусственные (в качестве кирпичей, которые отпрессованы из измельченных горных пород);
естественные (в качестве камней, которые вытесаны из частей горной породы)

К естественным камням относят: гранит, кремнистый сланец, кварц, песчанки.

Искусственная фурнитура представлена динасовыми кирпичами. Такой материал включает смесь измолотого чистого кварца и 1–2% глинистого или известкового вещества, которая прессуется в кирпич и подвергается обжигу до белого каления. При огромном жаре такие кирпичи немного вспучиваются, а при резком колебании температуры сильно растрескиваются.

Материалы класса B

К футеровочным материалам класса B относят:

бокситный кирпич,
обычный огнеупорный кирпич (шамотный).

Для приготовления бокситного кирпича используют природный гидрат глинозема, который содержит примеси окиси железа и боксит. После обжига и измельчения эту смесь разбавляют небольшим количеством воды и огнеупорной глины. Происходит формирование в кирпичи, которые снова обжигаются.

Обыкновенный огнеупорный кирпич состоит из огнеупорной глины с примесями тощего вещества (обожженной шамоты). Такое вещество предупреждает растрескивание и усыхание, что свойственно глине. Иногда в состав кирпича добавляют зерна древесного угля, кокса или графита.

Материалы класса C

Класс C включает огнеупорные материалы:

угольный кирпич;
огнеупорные растворы;
основные набойки.

К основным материалам относят железные окислы: молотовая окалина, руды и шлаки, содержащие большое количество железной окиси.

Технология футеровки печей

Футеровка печей осуществляется согласно чертежам соответствующей конструкции.
Перед тем как начать работу, индуктор продуют сжатым воздухом и хорошо осматривают.
Индуктор испытывается под давлением в 10 атм.
Внутренняя поверхность индуктора покрывается изоляционной обмазкой.
Индуктор с нанесенной обмазкой обкладывают изнутри миканитом, слоем в 0,5–1 мм.
Выполняется соединение листов встык.
Выкладывают следующий слой из асбестового картона в толщину 5 мм.
С помощью распорных колец (из стальной проволоки) производят прижатие асбеста и миканита к стенкам индуктора.
Распорные кольца постепенно извлекают по мере набивки тигля.

Большое применение в качестве основных футеровочных материалов находят магнезия или кирпичи из извести. Чаще всего используют доломит, который подвергается обжигу до белого каления. Затем его охлаждают, отсеивают, размалывают и добавляют с 3–8% глины — происходит формирование кирпича.

Футеровка электродуговых печей

Футеровка электропечей производится из кислых или основных огнеупорных материалов. Наибольшее распространение получили печи с основной футеровкой, в которых присходит выплавление стали для слитков.

Некоторые части футеровки, такие как стены, подина, свод, могут работать в разных условиях, чем и обусловлена неодинаковая их стойкость. В самых тяжелых условиях располагаются стенки и свод печи. Они подвержены сильному перегреву за счет лучистой энергии, исходящей от электрических дуг. Эти элементы футеровки подвержены резким перепадам температур.

Футеровка электропечей

Подина основной печи включает в себя:

теплоизоляционный слой;
кирпичное основание;
верхний рабочий набивной слой.

Теплоизоляция подины состоит из:

слоя листового асбеста (20 мм);
слоя шамотного порошка (20 мм). На него укладывают 2 ряда шамотного кирпича на плашку (130 мм);
кожуха, укладываемого на днище.

Кирпичное основание подины возводят на теплоизоляционном слое. Это основание включает в себя ряды магнезитового кирпича толщиной 575 мм. Кладка делается так, чтобы не было совпадений вертикальных швов в соседних рядах. Такое расположение затруднит прохождение жидкого металла, при местном разрушении рабочего ряда подины через кладку.

Изготовление верхнего рабочего слоя подины происходит набивкой из магнезитового порошка, который может включать в себя добавки в качестве связующих элементов. К таким добавкам относят пеку (~1%) и каменноугольные смолы (10% по массе). Толщина набивки должна составлять 150 мм. Полная высота футеровки подины — 900 мм.

У печи с емкостью 80 т стойкость подины равна 1300–1800 плавок, а у печи, имеющей меньшую емкость, — до 4500–5000 плавок.

Кладка стен электродуговых печей совершается из периклазошпинелидного кирпича с толщиной стен 460 мм безобжигового магнезитохромитового кирпича, толщина которого составляет 380 мм.

Первый ряд подины печи

Крупные печи имеют стойкость стен до 100–150 плавок. Свод печей, имеющих большие и средние емкости, на заводах обычно изготавливают из магнезитохромитового кирпича. Немного ранее для сводов применяли динасовый кирпич.

Своды из динасового кирпича имеют низкую стойкость. Это связано с их оплавлением, которое вызывается в результате взаимодействия кремнезема с окислами железа и известковой пылью, которые присутствуют в атмосфере печи. Сейчас динасовые своды нашли свое применение в печах с малой емкостью.

Стойкость магнезитохромитовых сводов выше стойкости динасовых в 2–3,5 раза и составляет около 100–200 плавок.

Свод набирается из кирпича в сводном кольце на специальном шаблоне. Шаблон имеет выпуклости, благодаря чему кладка свода получается с нужной кривизной, которая придает ему прочность.

Печи емкостью 30–80 м имеют толщину свода 300 мм. После изготовления стен и подины приступают к установлению электродов и свода. Затем производят спекание набойки подины и сушку футеровки.

Для этого в печь помещают слой кокса с толщиной 200–400 мм. Опустив на него электроды, включают ток. Благодаря действию раскаленного кокса удаляются смолы и пека и происходит образование отдельных зерен магнезита.

Конструкции футеровки свода

Назначение свода схоже с назначением стен, но работа происходит в более тяжелых условиях.
Свод должен иметь отверстие для электродов с электроизоляцией, кислородной фурмы, газоотсоса, топливных горелок.

Магнезитохромитовые кирпичи обеспечивают недостаточную электроизоляцию электродов. Это приводит к электрическим пробоям, создающимся между механическим повреждением центральной части свода и уплотнителями электродных отверстий.

Совет:
Чтобы не происходили электрические пробои, необходимо отверстия под электроды футеровать высокоглиноземистым кирпичом, который содержит оксид AL больше 70%.

Этот кирпич имеет более высокое электросопротивление.

Вне печи на специальном шаблоне выкладывают своды дуговых печей. Шаблон изготавливают из дерева, который обит стальными листами или из чугуна.

На шаблоне должны устанавливаться участки, в которых имеются отверстия для электродов и 3 болванки цилиндрической формы для правильного расположения отверстий для свода. Необходимо зафиксировать отверстия для кислородной фурмы и газоотвода. После этого на шаблон помещают кольцо для свода и начинают укладку кирпичей.

Сводовое кольцо необходимо проверить на гидравлическую плотность под давлением. Между кольцом для свода и кладкой осуществляют тепловую изоляцию из листового асбеста.

Осуществляя наборку свода, центральная арка должна проходить между отверстиями для электродов 2-ой фазы с одной стороны и 1-ой и 3-ей фаз с другой стороны. Для печей, имеющих небольшую емкость, своды набирают немного иначе: укладка кирпичей концентрическими рядами всухую. В центре свод изнашивается быстрее, чем на периферии, поэтому ее выполняют с большей толщиной.

Для электропечей, которые имеют большую емкость, существует конструкция свода, которая имеет съемную центральную часть. Поэтому для этой конструкции предусмотрено, кроме сводового, еще и водоохлаждаемое кольцо.

Состав водоохлаждаемого свода:

центральная часть;
футерованный огнеупорный кирпич;
охлаждаемая внешняя часть.

Сегменты водоохлаждения прикрепляют к несущей конструкции.
Своды выкладывают из нормальных и фасонных кирпичей, некоторую часть которых необходимо подтесывать.

Своды, состоящие из фасонных кирпичей, имеют более долгий срок службы. Благодаря подтеске происходит их ослабление и на сборку уходит меньше времени. Используя фасоны, можно утолщать среднюю часть свода, что увеличит ее срок службы.

Совет:
Для увеличения срока службы необходимо снизить механическую нагрузку на кирпичи кладки, а также давление, исходящее от распора.

Для крупных печей хорошо применять распорно-подвесные своды. При этом между кирпичами в кладке свода закладывают стальные пластины, прикрепляющиеся к уголкам, которые присоединяют к несущему каркасу. Часть веса кирпичной кладки благодаря каркасу переходит на сводовое кольцо. Стойкость распорно-подвесных сводов выше на 20% обычного распорного.

Для крупных печей стойкость магнезитохромитовых сводов составляет 50–100 плавок, а в малых — 200–250 плавок.

Интересный факт:
Известен опыт, в котором применялся полностью водоохлаждаемый свод. Он имел вид плоской коробки и рабочую поверхность, состоящую из огнеупорной набивки. Стойкость такого свода составляла более 6000 плавок.

Технология ремонта для защиты печи

Огнеупорная футеровка свода печи со временем изнашивается, и чтобы сохранить на долгое время ее рабочее состояние, требуется постоянно ремонтировать ее самые пострадавшие участки.

После каждой проделанной кладки печь необходимо тщательно осмотреть, подину прощупать железным штырем.
Выявив все поврежденные места, провести ремонт футеровки печи. После выпуска плавки печи сделать очистку остатков металла и шлаков.

Совет:
Проводите очистку печи от шлаков как можно чаще, так как накопившиеся остатки металлов и шлаков могут привести к зарастанию и уменьшению объема вместилища дуговой печи. Это приведет к поднятию уровня зеркала металла, что затруднит ведение процесса.

Футеровка печи: защищаем печь от сильного нагрева

Футеровка печи – описание, основные технические решения, способы обустройства защитного слоя и описание наиболее распространенных материалов, способных эффективно защитить изделие от воздействия негативных факторов и влияния экстремальных температур.

Внутренняя отделка топки печи подвергается воздействию высоких температур, образующихся при горении топливных материалов. Особо экстремальные условия существуют при использовании высококалорийного топлива. И, несмотря на то, что печь, как правило, изготавливается из огнеупорных материалов, дополнительная обработка внутренних поверхностей – футеровка печи, будет весьма полезна для продления ее срока службы.

Футеровка – специализированная процедура обустройства внутренних поверхностей печи, обеспечивающая высокую степень защиты от термических, механических и химических воздействий, которым изделие постоянно подвергается на протяжении всего срока эксплуатации. В целом, футеровка представляет собой защитный и изолирующий слой из термостойких материалов, служащих для защиты деталей от экстремальной температуры, создаваемой в процессе горения. Она также предотвращает чрезмерные потери тепла от внешних поверхностей печи, делая процесс более энергоэффективным.

Особенности футеровочной защиты

В условиях регулярного использования, на материалы, из которых изготовлена печь, действуют экстремально высокие температуры, варьирующиеся от типа используемого топлива. Внутренние поверхности топки подвержены растрескиванию, а, в случае с металлическими изделиями — чрезмерный перманентный нагрев и постоянные циклы «расширения-сжатия», приводят к его постепенному разрушению. Высокие температуры образуются, как правило при использовании угля, хотя и паллеты зачастую вызывают чрезмерный нагрев.
Экстремальные температуры — не единственный фактор, негативным образом воздействующий на поверхности печей из металла или кирпича. Футеровка применяется и для:

В качестве теплоизоляции, защищающей от колебания температур.
В качестве защиты от агрессивной среды. (кислотных реагентов топлива).
Защита от механических повреждений топки.
В качестве облицовочного материала.

В каких случаях применяется

Стоит отметить, что в футеровке нет необходимости, если печь нужна для непостоянного обогрева дачи или приготовления пищи на открытом огне (барбекю, шашлыки и т.д.). В данных случаях нет необходимости в обустройстве дополнительной защиты, так как разрушения, происходящие в процессе использования – минимальны.
Футеровка рекомендуется для изделий, использующихся для длительного и постоянного обогрева помещений или приготовления пищи в условиях различного рода кафе и ресторанов, где происходит непрерывное поддержание в топке необходимых температур – например, «русские» печи и им подобные. Особо нужна футеровка и при использовании высококалорийного топлива, при сгорании, высвобождающее большое количество энергии, вследствие чего в топке наблюдается экстремально высокий температурный режим.

Основные способы футеровки

Важно! Качественная футеровка может быть проведена после инженерных изысканий и корректном подборе изолирующего материала.

Работы по футеровки внутренней камеры печи из металла, натурального камня или кирпича, проводятся с учетом того, какой эффект необходимо получить в итоге. Например, теплоизолирующие экраны оказывают воздействие на процент нагрева газов, выводя большую часть тепловой энергии посредством выхода потоков воздуха и продуктов горения через дымоход. Огнестойкие материалы, обладающие низкой проводимостью тепла, эффективно справляются с защитой материалов печи от теплового воздействия, принимая большую часть такового на себя, что исключает взаимодействие внутренних стенок печи с открытым огнем. Одним из основных способов футеровки – является и укладка дополнительного слоя из специального кирпича, что также способствует эффективной защите топки от чрезмерного нагрева.

Внимание! Обустройство специальных теплозащитных экранов достаточно сильно понижает теплоотдачу печи, что не рекомендуется, если изделие используется для обогрева помещения. [/wpmfc_cab_sw] Основой футеровки – является использование «шамотных» материалов, специально подготовленных смесей, в которых посредством длительного обжига под воздействие высоких температур, уничтожаются пластичные свойства веществ. Кроме этого эффективными футеровочными материалами являются:

Натуральный камень из песчаника или кварца, обладающий высокой степенью устойчивости к воздействию экстремальных температур.
Специальные «шамотные» кирпичи – изготавливающиеся по специальной технологии, с добавлением различных примесей для улучшения конечных свойств материала, например, обожженной глины. Использование таких кирпичей, довольно популярный метод футеровки, так как они могут выдерживать очень высокие температуры и, сравнительно, не дорого стоит.
Рулонная защита: базальтосодержащие материалы, плиты из вермикулита, каолиновая бумага, вата или картон.
Специальные растворы: шамотные огнеупорные бетоны, корундовые, силикатно-муллитовые жидкостекольные смеси разного состава.

Материалы для футеровки подбираются индивидуально, исходя из индивидуальных особенностей изделий и возможностей обустройства защиты из того либо другого материала. В условиях промышленных печей, часто используются «шамотные» кирпичи или натуральный камень. Но, в условиях частного дома, где размеры топки не позволяют укладку дополнительного слоя из этих материалов, более подходящими являются альтернативные методы теплозащиты.

Сравнительная таблица свойств материалов для футеровки

Внимание! Для проведения эффективной футеровки самостоятельно необходимо обладать соответствующими навыками или обратиться к специалистам. [/wpmfc_cab_sw] Футеровка с использованием кирпича

Футеровка с использованием кирпича

Футеровка из «шамотного» кирпича – один из эффективных способов защиты топки, характеризующийся невысокой себестоимостью. Для обустройства такой защиты своими руками следует придерживаться определенных правил:

Кладка кирпича осуществляется способом «ребро на ребро» по всей длине внутренних стенок печи, не сдвигая элементы относительно друг друга.
Заполнение швов осуществляется посредством специальных «шамотных» и глино-содержащих растворов.
Если печь состоит из кирпича, футеровочный слой стыкуется с основным вертикальным швом, без перевязки.
Если топка металлическая – обязательным условием является кладка с зазором между металлом и кирпичом. Это критически важный аспект для сохранения структурной целостности кладки, которая из-за циклов «расширения-сжатия» металла при нагреве, может быть подвержена постоянным механическим воздействиям.

Важно! Кирпичная футеровка подвержена растрескиванию из-за неоднородности нагрева внешнего и внутреннего слоев. Для более качественной отделки стоит особо внимательно подходить к выбору раствора для швов. Для проверки его качества следует скрепить несколько кирпичей и подвергнуть их обжигу в топке, и на руководствуясь полученными результатами, принимать решение об использовании того, либо иного раствора. Также, не рекомендуется использование «шамотных» и обычных огнеупорных кирпичей одновременно. Это может привести к нарушению целостности кладки из-за неравномерного расширения материалов при нагревании.

Футеровка металлических печей

Основным нюансом при футеровке металлических печей – является расширение метала при нагревании, которое намного выше, чем у камня или кирпича. Это свойство следует учитывать при обустройстве защитного слоя. Обязательное условие – необходимость оставить зазор, который покроет люфт металла и убережет футеровочную защиту от механических повреждений и растрескивания.
Совет! Для уплотнения зазоров можно использовать полотна или жгуты из базальтовой ваты, а в нежилых помещениях подойдет и асбест.
Стоит отметить, что наиболее распространенной ошибкой при обустройстве металлических печей – является кладка кирпича, как в топке, так и снаружи изделия. Кирпич – достаточно теплоемкий материал, но в то же время, обладает низкой теплопроводностью. В результате этого большая часть тепла выводится вместе с продуктами горения через дымоход.

Внимание! Опасным последствием наружной кладки изделия из металла кирпичом, может стать и угарный газ, проникающий в помещение из-за прогорания стенок топки. [/wpmfc_cab_sw] Футеровка рулонными материалами

Футеровка рулонными материалами

Оптимальным способом футеровки небольших печей, чтобы сэкономить внутреннее пространство топки, может стать обустройство защиты из рулонных материалов, пластин или матов. Номинальная толщина большинства таких материалов, не превышает 1 сантиметр, а часто и того меньше: картон из каолина, например, изготавливается с максимальной толщиной в 7мм. Такой способ эффективно сохранит внутренне пространство для закладки нужного количества топлива и обеспечит беспрепятственное прохождение продуктов горения через дымоход.
Важно! Следует учитывать, что количество материалов рассчитывается с учетом их возможного линейного расширения под действием высоких температур.
Отдельные пластины материала крепятся посредством армирующих элементов, металлических штырей, вставляющихся в предварительно подготовленные пазы. Следует учитывать и очередность обустройства топки рулонными материалами: пластины кладутся сначала на дно, после на боковые стенки и в конце – на верхнюю поверхность топки.

Важно! Следует помнить, что большинство современных металлических печей имеют заводской футеровочный слой, например, отделаны вермикулитом. Дополнительное обустройство может быть выполнено базальтовым картоном.

Обмазка растворами

В последнее время достаточно популярным методом футеровки стало – обработка поверхности топки специальными растворами на основе шамотных, муллитовых либо корундовых смесей. Такая защита характеризуется сверхтонким покрытием, которое не сложно в нанесении. Для приготовления раствора, смесь разбавляется необходимым количеством воды и доводится до желаемой консистенции. После нанесения, футеровочный слой должен быть подвержен термической обработке или, другими словами, обжигу. Можно обжечь раствор и паяльной лампой до образования затвердевшей корочки.

Срок службы защитного слоя

Футеровка – не является вечной защитой топки печи и, в зависимости от интенсивности работы, температурного режима и выбранного материала, защитный слой со временем изнашивается, вследствие чего теряется начальная герметичность.
Важно! Наиболее долго послужит качественно выполненная футеровка, обустроенная специалистами, где материалы будут нанесены правильно, равномерным слоем, без повреждений, зазоров и трещин.
Можно продлить срок службы футеровочного слоя самостоятельно, для этого стоит проверять внутреннюю поверхность топки на структурную целостность, возможные механические повреждения и, при необходимости, своевременно их устранять.

Читайте также: