Огнеупорная футеровка

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.

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»?

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.

Источник: SdelaiKamin.ru

Инжиниринговая компания ENCE GmbH специализируется на поставках импортных огнеупорных материалов, а также проектировании, автоматизации, реконструкции всего спектра теплотехнического оборудования для металлургии и энергетики, такие как плавильные и нагревательные печи, разливочные ковши, футеровка котлов, турбин, дымоходов, теплотрасс и т.д.

ENCE GmbH готова предложить огнеупорные материалы, оптимальные по соотношению цена/качество, физико-механическим свойствам и эксплуатационным характеристикам. Поставляемые компанией ENCE GmbH материалы отличаются от аналогов повышенной надежностью, устойчивостью к тепловому удару, хорошей стойкостью к химическим атакам, увеличенным сроком службы и износостойкостью в тяжелых условиях работы, простотой и удобством в укладке и ремонте.

Специалистами нашей компании осуществляется подбор огнеупорных материалов, проектирование, шеф-монтаж, тех.поддержка, транспортировка, складирование, растаможивание и сервисное обслуживание. Преимущества для Вас, также, заключаются в гибкой ценовой политике компании ENCE GmbH, лучшими условиями платежа и сроками поставки, комплексными проектами "под ключ".

На все поставляемые материалы распространяется гарантия. Компания ENCE GmbH готова предоставить опытную партию для испытаний в лаборатории и проверки на Вашем литейном производстве.

В случае заинтересованности готовы ответить на все заявки и вопросы, а также направить на Ваше предприятие специалистов для получения исходных данных и обсуждения перспектив сотрудничества.

Свойства

Всю продукцию можно разделить по трем основным направлениям:

• Высокотемпературное теплоизоляционное волокно и плиты, маты, фетр, модули, бумага, резиновая футеровка
• Легковесный огнеупорный кирпич
• Огнеупорные бетоны и мертель, мастики, клеи, замазки, монолитные изделия из них

Онеупорный материал: Керамическое волокно

Теплоизоляционное волокно изготавливаются с разными составом, длиной волокон, с содержанием Al₂O₃ (до 47%) и диаметр волокон для разнообразных нужд заказчиков. Максимальный предел рабочих температур 1260°С-1649°C.

Рулонные материалы

Это в высшей степени универсальная продукция из керамического волокна обладает легким весом, низкой теплопроводностью, низким аккумулированием тепла, отличной термостойкостью. Имеются с различными показателями плотности, толщины и температурных свойств. Максимальный предел рабочих температур 1100°C-1300°C.

Керамические волокна

Это легкоустанавливаемые, высокотемпературные модульные системы керамического волокна. Материалы зарекомендовали себя как монолитный изолирующий материал для печей, который устанавливается быстрее, чем любое другое керамическое волокно, имеющееся на рынке. Максимальный предел рабочих температур 1100°C-1700°C.

Вакуумформованные и фасонные изделия

Волокнистые плиты и фасованные изделия были разработаны в связи с наличием различных температурных требований. Они обладают хорошей прочностью и низкими значениями теплопроводности. Максимальный предел рабочих температур 1260°C — 1700°C.

Изделия из бумаги и войлока

Тонколистовые изделия, включая толстый картон, бумагу и войлок, подходят как для изоляции, так и для фильтрации. Многие специальные марки проявляют такие свойства, как отсутствие обезгаживания, низкое содержание вредных примесей и высокая прочность. Можно применять при 816°C — 1648°C.

Изделия для противопожарной защиты

Наш бренд продукции противопожарной защиты Fm является качественным материалом с высокими технологическими показателями. Он предоставляет неустаревающие экономичные пожаробезопасные решения, обеспечивающие надежную противопожарную защиту, когда это необходимо. Эти изделия обладают температурными свойствами 1093°C – 1260°C и могут выдержать наиболее суровые условия пожара.

Текстильные изделия

Текстильные изделия изготавливаются из высокотекстурированных форм различных волокон. Каждая форма специально спроектирована и разработана с температурными пределами 538°C – 1649°C для теплоизоляции в низких, средних и высоких пределах температур.

Изделия из карбида кремния

Карбид кремния является отличным абразивным материалом, из которого производят шлифовальные круги и другие абразивные изделия. Мы поставляем две основные формы карбида кремния, а именно самосвязанный и связанный нитридом. Материал представляет собой высококачественную керамику технического сорта с хорошими механическими свойствами. Применяется в абразивах, огнеупорах, керамике и в ряде других применений. Максимальный предел рабочих температур до 1700°C.

Мастики

Изоляция мастикой является дополнением к огнеупорным и изоляционным продуктам. Это расширенное предложение включает перекачиваемые и формуемые вещества, цементы и покрытия и специально разработаны для помощи при работе с котлами и печами.

Продукты P-Sw

Данная продукция имеется в различных формах: насыпные, в полотнах и полосах, модулях, бумажные, в виде мастики, фасонные и в виде плит. Продукция изготавливается при использовании запатентованных составов щелочноземельного силиката для достижения низкой биостойкости. Максимальный предел рабочих температур до 1649°C.

Изоляционный огнеупорный кирпич и раствор

Данная продукция имеется в различных формах: насыпные, в полотнах и полосах, модулях, бумажные, в виде мастики, фасонные и в виде плит. Продукция изготавливается при использовании запатентованных составов щелочноземельного силиката для достижения низкой биостойкости. Максимальный предел рабочих температур до 1649°C.

Изоляционный огнеупорный кирпич и раствор

Изоляционный кирпич обладает низкой теплопроводностью, а также способностью выдерживать химическое воздействие и условия высоких температур. Производится 9 марок для применения до температуры 1788°C по сравнению с российскими аналогами ША, ШБ, ШЦС, ШЦУ рабочая температура которых до 1690°C, а массовая доля Al₂O₃ от 37-77% против 28-50% у отечественных. Имеется как пластичный, так и сухой раствор, годный для использования с предлагаемыми огнеупорными кирпичами, который обладает отличной липкостью и низкой усадкой. Максимальный предел рабочих температур насыпных волокон 1800°C.

Изоляционные плотные литые огнеупоры и огнеупоры специального назначения

Линейка литых огнеупоров является идеальной для условий, где требуются прочные, легко наносимые экономичные материалы с усиленными свойствами, такими как коррозионная стойкость, стойкость к термическому шоку, прочность на истирание. Содержанием Al₂O₃ до 96%. Максимальный предел рабочих температур до 1700°C. К примеру, бетонная смесь БОСС-200 с содержанием Al₂O₃ до 45%, против 52% M-160.

Теплоизоляционные плиты Cb

Теплоизоляционные плиты с превосходной прочностью на сжатие для плоских сводов для применения под различными погодоустойчивыми мембранами; а также для настила под битумом как в вагонных платформах, бытовых настилах, так и в качестве материала дверей, где необходимы изоляционные и огнеупорные свойства.

Обожженные огнеупорные фасонные изделия

Теплоизоляционные плиты с превосходной прочностью на сжатие для плоских сводов для применения под различными погодоустойчивыми мембранами; а также для настила под битумом как в вагонных платформах, бытовых настилах, так и в качестве материала дверей, где необходимы изоляционные и огнеупорные свойства.

Обожженные огнеупорные фасонные изделия

Изготовленные в индивидуальном порядке и обожженные формы выдерживают суровые условия. Благодаря различным алюмосиликатным, высокоглиноземистым, алюмоциркониевосиликатным, магнезиальным, циркониевым, муллитовым, карбидокремниевым и кварцевым составам эти материалы обладают отличной прочностью в нагретом состоянии и стойкостью к термоударам и расплавленным металлам. Максимальный предел рабочих температур до 2400°C , в то время как, у изделий ШБВ-51 до рабочей температуры до 1690°C.

Кроме того мы можем предложить резиновую футеровку. Дополнительную информацию можно получить по запросу.

Теплоизоляционные бетоны
Огнеупорные материалы
Огнеупорный бетон
Огнеупорные материалы: волокнистые маты
Изоляционные бетоны
Изоляционные кирпичи
Материалы для торкретирования
Огнеупорные блоки
Огнеупорные материалы с низким содержанием цемента
Огнеупорные материалы — монолиты
Огнеупорный цемент (плавленый кальциево-алюминатный цемент)
Огнеупорные материалы для металлургии. Футеровка печей, футеровка пода и свода печи. Футеровка литейных ковшей

Источник: gas-burners.ru

Назначение футеровки печи

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

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

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.

Большие промышленные

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

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

Схемы футеровки доменной и сталеплавильной печи

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

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

Видео: ювелирная печь из плиты, являющейся корпусом и футеровкой

Способы выполнения

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

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

Отделка из вермикулита может стать отличной альтернативой кирпичу и камню

Футеровка по кирпичу

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

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

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

Кирпич для футеровки

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

Керамический огнеупорный и шамотный кирпич для футеровки печей

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

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

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

Кладочные растворы

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

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

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

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

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

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

Листовые материалы

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

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

Листовые футеровочные материалы для печей

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

Видео: монтаж футеровочных вермикулитовых плит

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

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

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

Футеровка топки кирпичной печи с использованием листовых термостойких материалов

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

Видео: футеровка двухколпаковой печи

Клей вместо раствора

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

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

Порядок производства работ

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

Видео: подробная кладка и футеровка кирпичной печи

Разрабатывать самостоятельно футеровку топки печи без тщательных расчетов не рекомендуется: из-за разности ТКР материалов строение и футеровка печи могут взаимно разрушить друг друга. Если же такая необходимость есть, нужно придерживаться определенных правил. Главное из них: футеровка, строение печи и/или металлические закладные нигде, ни в одной точке не должны касаться друг друга. Везде нужен деформационный зазор 6-12 мм; проще всего обеспечить его прокладками из термостойкого картона, см. выше.
Собственно футерованная топка может быть сколь угодно сложной конструкции, поз. 1 на рис. Но в строении печи она должна быть плавающим ядром, не имеющим с ним механических связей, поз. 2. Если в печи несколько топливников (печь-камин напр.), они футеруются отдельно, поз. 3. Шамотные перемычки между отдельными топливниками могут стать фокусами (местами концентрации) больших термических напряжений, от которых вся печь придет в неисправность.

Как правильно и неправильно делается футеровка топки печи

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

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

Ремонтная футеровка

Футеровка топки существующей печи шамотным кирпичом

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

Сравнительная таблица футеровочных материалов

Материалы	Удельный вес продукта (плотность), кг/м3	Возможная рабочая температура, макс., 0C
Кирпич обычный глиняный	1600	700
Вата базальтовая	100	750
Слой из вермикулита	150-250	1100
Шамот (раствор или готовый кирпич)	1800-2000	1300
Каолин плотный	2400-2500	1400
Муллит (чистый/маты)	до 3030	1800 / 1600

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

Футеровка по металлу

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

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

Видео: футеровка кузнечной газовой печи

Неправильная футеровка металлической печи штучными футеровочными материалами

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

Проведение ремонтно-восстановительных работ в топочной камере печи

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

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

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

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

Футеровка индукционных печей

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

Видео: футеровка индукционной печи

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

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

Футеровка индукторной печи

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

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

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

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

Виды каменок.

Кирпичные банные печи (по другому называемые каменки) бывают 2 типов: периодического и непрерывного действия. Традиционные, настоящие русские бани топились исключительно при помощи печей периодического действия. Раньше, в древности, у них не было труб, и их топили по-чёрному – то есть дым шел по потолку бани. С дымоходами печи стали делать только с начала 18 века и бани уже тогда стали топить по белому, то есть так как это мы делаем сейчас.

Печи-каменки периодического действия нельзя топить в то время когда Вы паритесь или моетесь в бане, потому что тогда вместе с паром из печки в баню будет проникать и дым. Эти печки перед тем как идти в баню топят три, пять а то и более часов. Камни, нагреваемые открытым огнём, могут накалиться и до 900°С, и пар из такой печи-каменки отдается такой какой любят ценители парилки – легкий, не обжигающий, сухой и легко переносимый.

Каменки непрерывного действия, в которых булыжники помещаются в изолированные металлические ёмкости, появились сравнительно недавно. Преимущество таких печей в том, что их можно топить и во время банных процедур, а недостаток—что камни, отделённые стенками ёмкости от открытого огня, не прогреваются выше 600°С. Пар в таких каменках получается «сырой», обжигающий тело человека.

Противопожарные мероприятия. При устройстве каменки периодического действия необходимо помнить, что эта конструкция — самая пожароопасная из всех бытовых печей. Тонна булыжника, раскалённого до 900 гардусов, и кирпичная кладка в три-четыре тонны, нагретая до высокой температуры, представляют собой большую потенциальную опасность. Чтобы не случилось беды, при строительстве каменки необходимо соблюдать правила противопожарной безопасности. Правда, специальных правил для каменок нет.

Более того, в последнее время были сняты некоторые запреты и ограничения и бани стали строить, как кому вздумается — необъятных размеров, в два этажа, с камерами каменной засыпки на две тонны и т.д. А это, на мой взгляд, — недопустимо.

Кладка арок своими руками.

Одна из проблем при устройстве больших каменок — устройство колосников, на которых располагаются камни. От высокой температуры и тяжести булыжника колосники постоянно деформируются и выходят из строя. Деформироваться могут даже железнодорожные рельсы, уложенные вместо колосников.

В каменке вместо колосников лучше делать кирпичные арки (или свод с отверстиями), на которые можно положить отрезки рельса. Это создаст надёжное основание для каменной засыпки.

Перед кладкой арки или свода по подготовленной опалубке на постелях кирпича для лучшего сцепления делают насечки. Затем кирпич протирают или моют, кратковременно погружая его в воду. Нужно помнить, что шамотный кирпич сильно мочить не следует.

Сначала кирпич укладывают без раствора — для «пристрелки». При кладке на растворе кирпичи осаживают, слегка пристукивая резиновой киянкой, а замковый осаживают более тщательно. Раствор должен быть средней густоты.

Через час-полтора опалубку необходимо разобрать, а на арку положить 3-4 кирпича. Арка вследствие этого получит предварительное напряжение, чтобы в дальнейшем выдерживать нагрузки от каменной засыпки. Раствор в швах между кирпичами такой арки будет плотным и прочным, а сама она прослужит долго.

Если сложенную арку оставить на опалубке на неделю или дольше, из-за большой усадки кладочного раствора нарушится монолитность кладки (глиняный раствор имеет объёмную усадку до 5%.) Между кирпичами арки образуются невидимые для глаза щели. Чем дольше арка будет оставаться на опалубке, тем слабее она будет.

Делаем каменку для бани из буржуйки своими руками

Баня для дачника – не роскошь, а первейшая необходимость. А коли так, она нуждается в простой, экономичной и эффективной топке.

Такую «печку из бочки» для бани я сделал из двух собственно металлических бочек. В качестве печки нужно взять бочку емкостью 200 л, а вторую бочку, поменьше, можно приварить к первой и использовать для нагрева воды. Такую бочку емкостью 90-100 л я приварил к печке. Но при этом подогнул одну из ее стенок так, чтобы будущая емкость для воды хорошо прилегала к стенке печки.

А спереди в печи вырезал отверстие под трубу, которую наполнил камнями для накопления тепла. Обрезал трубу по ширине печи. С одного конца заглушил ее и вставил в отверстие печи, а затем обварил по торцу. Чтобы камни не выпадали из печи, я сделал специальную решетку (см. рис.).

Затем я прорезал квадратное отверстие для топки, сделал дверку и поддувало. Каждый дачник должен установить печь таким образом, чтобы было удобно ее обслуживать и «поддавать парку».

Считаю, что моя печка соответствует таким требованиям, как простота, дешевизна и надежность. Особенно радует, что идти мыться в такую баньку можно буквально уже через полчаса после растопки.

© Автор: Н.Степанов

Потолочная разделка.

Самое опасное в пожарном отношении место в парилке — потолок вокруг дымовой трубы. Чтобы это место излишне не нагревалось, трубу в месте прохода сквозь потолок кладут с более толстыми стенками — с потолочной разделкой. Для каменок толщина стенок трубы здесь предусматривается 38 см или же 25 см—с дополнительной теплоизоляцией.

Наружные размеры разделки трубы составляют 76×76 см. Но в месте прохода трубы в потолке устраивают проём больших размеров — 86×86 см. Зазоры в 5 см с каждой стороны между кирпичом и материалом потолка заполняют базальтовой ватой или другим несгораемым материалом.

Обычный кирпич начинает разрушается при температуре 700°С, поэтому потолочную разделку лучше класть из шамотного кирпича. Для большей декоративности некоторые детали печи (расширение в нижней части, юбку, элементы разделки) можно сделать из кирпичей, отличающихся от остальных по цвету.

Необходимые для постройки печи-каменки материалы

Кирпич красный	М200	1000 шт.
Кирпич шамотный	Ш-8	450 шт.
Кирпич шамотный клиновидный	Ш-55	80 шт.
Задвижка дымовая	260×260 мм	1 шт.
Уголок стальной	65x65x5 мм	14 м
Полоса стальная	50×5 мм	2,5 м
Трубка стальная жаростойкая	050 мм	1,5м
Рельс железнодорожный	Р-70	2,5 м
Дверка топочная	280х 250 мм	1 шт.
Дверка поддувальная	210×250 мм	1 шт.
Решётки колосниковые	200×300 мм	6 шт.
Заслонка для выхода пара	Изготовить по месту	1 шт.
Дверка для выхода пара	Изготовить по месту	1 шт.
Глина шамотная	170 кг
Шамот	170 кг
Глина, песок горный	По потребности
Булыжник вулканического происхождения	1т

Источник: texnotoys.ru