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.

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

Свернуть

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:

1. А - изделия, основу которых составляют материалы природного происхождения или синтетическая композиция с добавлением кремнеорганического связующего;
2. В - в качестве основного ингредиента используется специальный вид глины (шамот);
3. 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:

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:

Расход готового раствора на 1 м³ кирпичной кладки ориентировочно составляет 100 кг.

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:

1. 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;
2. 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:

При этом нужно учитывать, что футеровочный слой и основная кладка стенок должны совпадать по расположению вертикальных швов, не иметь перевязки.

Металлических печей

Футеровка топок металлических печей выполняют аналогично тому, как в кирпичных камерах (инструкция выше), но с одним отличием: между стенами из металла и шамотного кирпича должен оставаться небольшой зазор для компенсации линейного расширения. В это пространство укладывают базальтовые или каолиновые плиты, листы асбеста. Наружную облицовку не рекомендуется проводить кирпичом из-за его низкой теплопроводности.

Футеровка металлической печи

Еще один пример

Твердотопливного котла

В котлах теплоноситель проходит по теплообменным каналам, и почти не теряет энергию на обогрев стен корпуса. Эта особенность твердотопливного оборудования и учитывается при устройстве футеровки.

Выполняют её одним из трёх способов:

Тяжёлое футерование. Применяется для аппаратов со слабым экранированием. При этом способе внутреннюю облицовку топки выполняют двух или трёхслойной кладкой из шамота.

Облегчённое футерование. Внутри топочного отдела кладётся однослойная кирпичная кладка. Снаружи котёл облицовывают теплоизоляционными изделиями, способными противостоять высоким температурам и обшивают листовой сталью.

Натрубной футеровкой. Трубы котла обмазываются снаружи огнеупорным клеем и раствором в 3 - 4 слоя с армированием стекловолоконной сеткой. После застывания образуется монолитный толстый пласт, защищающий от ненужных потерь тепла.

Глиняных печей

Футерование топок лепных глиняных печей проводят шамотным кирпичом. Исключение составляет печь, изготовленная из глинопесчаной смеси и армированная камнем. Её можно обмазать пластичными огнеупорами: алюмосиликатным клеем или мастикой. После застывания слой такого футеровочного материала образует сплошную оболочку, надёжно защищающую глиняные стенки от перегрева.

Вывод

Футерование выполняется для отопительных проборов из любых материалов. Правильная футеровка значительно снизит теплопотери печи, и защитит материалы ей конструктивных элементов от прямого воздействия открытого огня.

←Предыдущая статья Следующая статья →

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

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

Футеровка шамотным кирпичом

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

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

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

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

Футеровки огнеупорными клеями и пастами

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

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

Футеровка с применением огнеупорного клея включает этапы:

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

Футеровки топок кирпичных печей и каминов

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

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

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

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

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

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

Футеровка топки металлической печи

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

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

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

Отличия футеровки отопительных твердотопливных котлов

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

Основные три метода футеровки котлов

1. 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.
2. 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.
3. Внешняя футеровка из огнеупорных составов – клея, вязких обмазок или паст для того, чтоб термоизолировать трубы сверху. Применяется этот простой способ футеровки на участках, по которым трудно или невозможно применять другие утеплители по причине сильного нагрева. Наносят обмазочную футеровку кистями за два, реже три или четыре раза, прокладывая армирующую стекловолоконную сетку. Стальные сетки не применяют, поскольку при нагреве они дают слишком сильное линейное расширение. Сетка обеспечивает защиту от возможного сквозного механического повреждения футеровочного слоя. Такая утолщенная многослойная футеровка предотвращает теплопотери сквозь трубы.

Особенности футеровки топок лепных глиняных печек

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

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

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

Футеровка, ремонт и восстановление топочных камер печей

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

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

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

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

Топка – «сердце» кирпичной печи, самый главный ее отдел. В топочном отделе материал контактирует с открытым пламенем, подвергается воздействию температур порядка 1000⁰С и термоударам. Из обычного кирпича топочные отделы печей не выкладывают, поскольку обычный кирпич будет в данных экстремальных условиях терять естественную влагу, обгорать, и в результате очень вероятно крошение и быстрое разрушение керамического кирпича. Чтобы кирпичная печь служила долго и работала без аварий, безопасность эксплуатации обеспечивают футеровкой, или отделением обыкновенного красного керамического кирпича от прямого контакта с пламенем.

Не только кирпичную печь нужно защищать футеровкой. Металлические печи и твердотопливные котлы имеют стальные стенки и элементы топок. Соединения таких элементов сварные. И сталь, и еще в большей степени сварные стыки подвержены довольно быстрому прогоранию. Только литые чугунные топки не нуждаются в футеровке, а металлические конструкции печей без защиты долго не служат. Если конструкция печи или твердотопливного котла предполагает стальные сварные детали, то, как правило, производитель разрабатывает и футерованную защиту посредством шамотных изделий или каолиновой ваты. Существуют и другие материалы для футеровки, но их не так много. Но не всегда стальная печь заводского изготовления выполнена с футеровкой камеры топки, и в этом случае данную работу приходится выполнять владельцу.

Футеровкой называют облицовку внутренней поверхности отделов печи, находящихся в зоне прямого контакта с пламенем с целью защиты от термоударов и длительного воздействия высоких температур, а также и от механического и химического влияния. Термин футеровка применяется не только в контексте бытовых печей, каминов и котлов, а и для печей металлургической отрасли.

У футеровки есть еще одна функция, кроме защиты – значительное снижение теплопотерь от внутренних поверхностей топки. Важен точный расчет толщины футеровки, чтобы печь при этом нагревалась достаточно, если слишком защитить топочный отдел печи, то можно добиться обратного эффекта – слишком увеличиться время прогрева утолщенных стен топки, потребуется больше топлива, причем теплопотери через дымоход будут постоянны, а в помещение тепло будет поступать недостаточно. То есть и кпд и общая эффективность отопительного агрегата будет снижена. Толщину жаростойкого футерованного слоя превышать нельзя.

Основные способы футеровки

Способ выбирается исходя из материалов печи и времени работы – одновременно с кладкой печи или как модернизация.

1. Способ, пригодный как для футеровки уже полностью готового отопительного сооружения, так и для строящегося – облицевать внутренние поверхности топки изделиями жаропрочным материалом с низкой теплопроводностью.
2. Жаростойкий материал в виде раствора наносится на внутреннюю поверхность топочной камеры готового отопительного агрегата. Кирпичную печь возможно защитить жаростойким раствором только в период постройки.
3. Для банной металлической печи-каменки эффективным методом футеровки служит устройство теплоотражающего экрана. Для других моделей печей экранирование не имеет смысла, так как тепловая энергия будет отражаться внутрь топочного отдела и уходить в дымоход вместо того, чтоб идти на прогрев стен печи.

Виды и классификация материалов для футеровки

Сырье для защитных материалов – глина и горные породы с особыми свойствами. Классифицируют материалы по базовой основе.

• А - кремнезем в качестве основы
• В – тугоплавкая шамотная глина как основа для футеровочного состава, кирпича или панелей
• С – комбинированный базовый состав

Самые востребованные и популярные материалы для футеровок – группа В: изделия из шамота (сhamotte), которые могут быть в виде кирпичей, панелей и сухих смесей для приготовления раствора. Для производства этих изделий применяют шамотный порошок, который получают измельчением обожженной при высокой температуре – до 1550⁰С специальной тугоплавкой шамотной глины (белой каолиновой, синей кембрийской). С добавлением шамотного порошка – главной составляющей футеровочных материалов, с добавками минеральных порошков твердых горных пород, таких как песчаник и кварц – производятся шамотные изделия. Также порошок продается и в сухом виде, для растворов. Шамотный кирпич – самый популярный материал для футеровки, главным образом из-за вполне демократичной цены. Главное при выборе шамотного кирпича – акцент на качество. При покупке нужно быть внимательным, поскольку некачественный шамот не даст эффекта защиты печи.

Другой, немного менее популярный материал для футеровки – каолиновые ваты (группа А). Сырье – кварцевый песок, глиноземистые цементы, тугоплавкие глины и жидкое (силикатное стекло). Техническое название калиновой ваты – муллитокремнеземистая вата (МКРР -130). Производят ваты в электропечах и методом раздува преобразовывают в волокнистые структуры, в итоге получают материал с превосходным показателем теплоустойчивости. Визуально – изоляционный материал белого цвета для набивки и поверхностной изоляции. термоизоляция для условий до 1250⁰С. Более дорогая огнеупорная вата – высокоглиноземистая и циркониевая – пригодна для изоляции при экстремальном термо режиме до 1600⁰С.

Каолиновые ваты применяют как изоляторы температурных швов в печах всех типов, для набивки термокомпенсационных швов, поверхностной изоляции по стенам и сводам. Это высокоэффективный материал, применяется и для бытовых печей и котельных агрегатов, и в металлургии, поскольку инертен даже к расплавам металлов. МККР не только противостоит термовоздействию, но и является совершенным электроизолятором с постоянными свойствами в режиме работы до 800⁰С. кроме того, обладает свойствами:

• Отличная звукоизоляция и вибростойкость
• Термохимическая стойкость
• Пластичность и легкий монтаж благодаря эластичному плотному прилеганию фактуры ваты к практически любым конструкциям и поверхностям
• Не смачивается жидкими металлами
• Противостоит агрессивным средам от кислых до щелочных, маслам минеральных типов
• Инертна к воде, влаге, водяному пару

В печах применяются рулонная, плитная и листовая каолиновая вата в качестве прокладок между жаростойким слоем и наружной кирпичной кладкой, как дополнение к шамотным изделиям.

Картон и маты для футеровок производятся на основе каолиновых и базальтовых ват, вермикулита (материал на основе вулканической горной породы) на связующих на основе белых глин. Каолиновый картон предназначен для работы при температурах до 1400⁰С.

Футеровку производят также обмазкой раствором. Специальные жаростойкие растворы из готовых сухих смесей применяют и для нанесения обмазок на поверхности стен топочных камер готовой печи, и для кладки дымоходных каналов печи из огнеупорного кирпича. Сухие порошки мертеля (огнеупорная смесь из кембрийской, или синей глины) применяют и для засыпок технологических полостей, просветов и зазоров кладки, а также свободных швов, предназначенных для компенсационных тепловых расширений в металлических деталях конструкций отопительных агрегатов.

Кроме мертеля (мертель МП-18, термический режим работы до 1600⁰С), сухая смесь может быть произведена из шамотных порошков и обогащенных цементов. огнеупорные саморасширяющиеся цементы, например РПЦ марки М500, также применяются в бытовых печах. Но мертель значительно более экологичен, и предпочтителен для печей, предназначенных для приготовления пищи. В русских печах или глиняных национальных печах типа тандыров следует применять конечно же, только экологичные материалы, например, на основе синей глины.

Удобен в работе и быстро просыхает клей для футеровки. Практически печью можно пользоваться уже через 24 часа после обмазки огнеупорным алюмосиликатным клеем (например, клей Анкер 1600). Высокотемпературные огнеупорные клеевые составы на основе алюмосиликатов предназначены и для кладки огнеупорного кирпича, и для обмазки стенок печей, сложенных из обыкновенного красного кирпича. Также клеевые составы применяют для приклеивания листового, рулонного или панельного огнеупорного материала. У разных производителей параметры жаропрочных клеевых составов слегка варьируются, но всегда рассчитаны на режим работы не менее, чем при 1400⁰С, что приемлемо для защиты кирпичных стенок топки при контакте с открытым огнем. Основной плюс клеев – быстрота монтажа и готовность печи к работе уже через сутки.

Клеевые составы предлагаются рынком в значительном ассортименте, как однокомпонентные, так и двухкомпонентные, в виде паст, мастик и обмазок. Наносятся эти составы и в готовые отопительные агрегаты, и при строительстве печи и обустройстве топки. В составе этих материалов шамотные порошки, микроармирующее волокно, минеральные добавки и присадки для укрепления защитного жаростойкого слоя.

Чаще всего применяют футеровки из следующих материалов.

Футеровка

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

Футеровка доменной печи

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

Применяемые огнеупоры

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

Лещадь

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

Горн

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

Шахта и распар

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

Колошник

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

Это заготовка статьи о