Футеровка

1 Футеровка – даем определение

Довольно часто поверхности нуждаются в надежной защите от термических, механических, химических либо физических повреждений, возникающих в процессе работы. Так, например, регулярно встречаются повреждения оборудования, используемого в горно-металлургической промышленности. Также требуется и усиление огнеупорных свойств в доменных печах для выплавки чугуна для труб. И в первом, и во втором случае делается дополнительная отделка специальным материалом.

Такая защита нужна не только в серьезном производстве, не лишним будет ее присутствие и в простом домашнем камине или печке. И несмотря на простоту задачи, многие совершают огромное количество ошибок, неправильно подобрав материалы либо способ их монтажа. Об этом лучше всего поговорить в отдельной статье на строительную тематику, а мы будем склоняться к обсуждению сферы металлообработки и соответствующего производства.

Так, если говорить о доменном производстве, то необходимо не только предохранять кожух от воздействия чрезмерно высоких температур, жидкого металла и шлака, которые могут нанести губительное повреждение, но и свести тепловые потери к минимуму

При этом немаловажной является и надежная защита от всяческих агрессивных реагентов

Благодаря футеровке, печь становится полностью герметичной, и в ней создается необходимая газовая плотность. Также значительно продлевается срок ее эксплуатации, потому что повышаются различные показатели стойкости (механической, химической и др.). Такого результата позволяют добиться специальные слоисто-пористые материалы.

Футеровочные материалы

В зависимости от вида топки, частоты ее использования, а также максимальной температуры нагрева, выбирают один из двух видов материала:

1. Шамотный кирпич. Его основной ингредиент – шамотная глина. В качестве дополнительных компонентов используют: кварцевый песок, песчаник и прочие горные породы, которые повышают огнеупорные свойства материала. В продаже можно найти не только кирпичи, но и шамотные блоки. Данный материал используют в топках бытовых печей и больших каминов.
2. Раствор. Специальные термостойкие смеси образуют на стенках топки тонкий защитный слой. В основе материала сухие компоненты из: шамотной глины, муллитового или корундовыого порошка. Смесь создает ровный слой, исключая мостики холода. Однако за ней нужен более тщательный уход, чем за кладкой из кирпича. Растворы используют в небольших топках, тандырах и домашних каминах.

Также в магазинах можно встретить огнеупорный клей. Его продают в специальных емкостях по 2-50 литров. Клей обойдется намного дороже, чем кирпич или раствор. Кроме этого, велика вероятность покупки подделки на основе гипса или обычного цемента. Такая защита не прослужит долго.

Особенности футеровки для различных типов печей

Для каждого типа печей или отопительных котлов футеровка имеет определенные особенности. Рассмотрим наиболее распространенные варианты:

• Футеровка металлических печей
• Футеровка кирпичный печей
• Футеровка парового котла

Футеровка металлических печей

Если топочная печи делается металлической, необходимо принимать во внимание различное тепловое расширение материалов. Между футеровкой и сталью следует обязательно оставлять небольшой зазор, иначе постоянное колебание размеров железных стенок разрушит кладку

Оставленная полость должна быть не пустой. Ее наполняют одним из негорючих материалов, например, базальтовой ватой. Иногда используют асбест, но печь при этом должна располагаться в нежилом помещении.

Делая футеровку металлических печей, кирпич иногда укладывают с обеих сторон. Ответ на вопрос о целесообразности подобного решения обосновывается следующим образом: улучшается прогревание печи и увеличивается уровень безопасности. Однако подобный подход ошибочный:

• Кирпич обладает низкой теплопроводностью
• Кирпич теплоемок

Анализируя вышеназванное, можно прийти к выводу, что футеровка металлических печей с обеих сторон приведет не к теплозащите, а теплоизоляции. Более того, внутрь топочной не будет поступать охлажденный воздух, что может привести к прогару поверхностей.

Читайте так же о том как сделать печь шведку своими руками

Кирпичной печи

Мнение о том, что обустройство футеровки кирпичной печи значительно проще, чем металлической, ошибочно. Подобные работы также обладают некоторыми особенностями, не учтя которые рассчитывать на продолжительную службу конструкции не придется.

Укладывать футеровку вплотную к кирпичам, являющимся элементами наружных стенок, нельзя. Причиной подобных последствий является выталкивание наружных слоев расширяющимися внутренними. Усугублять растрескивание способен тот факт, что глина обладает низкими показателями адгезии и расширяется больше, чем кирпич.

Если футеровка будет некачественной, это приведет к неприятным последствиям:

• Перегрев наружных поверхностей станет следствием растрескивания швов и образования трещин
• Последние, в свою очередь, послужат причиной утечек угарного газа внутрь помещения, но не в дымоходную трубу

Помимо качественной футеровки, выкладываемой из шамотного кирпича, особое внимание уделяется качеству швов и используемой глине. Необходимо склеить между собой 2-3 кирпича и обжечь высокими температурами

Данное действие позволит наглядно определить, как будет вести себя собранная конструкция. Если результаты не удовлетворительны – придется поэкспериментировать с составом и провести повторные испытания.

Парового котла

Иногда футеровку необходимо выкладывать не для классических каминов и печей, а топочных паровых котлов. В этом случае выбирают одну из 3-х ее разновидностей:

• Тяжелая
• Облегченная
• Натрубная

Тяжелая футеровка и что это значит – один из волнующих вопросов. К ней прибегают, когда котлы имеют слабое экранирование. Иногда внутри топочной температура может превышать 1200 градусов, становясь причиной возгораний внешних материалов. Выкладывать тяжелую футеровку необходимо из 2-3 слоев шамотного кирпича. Подобная защита позволяет снизить температуру снаружи до безопасных 60-80 градусов.

Если кирпич укладывается всего в один слой, футеровку называют облегченной. Однако каждый из поясов необходимо опирать на промежуточную балку или каркас котла. Затем поверхность отопительной установки окутывается негорючими материалами и накрывается металлическим листом. Благодаря такому сочетанию удается уменьшить наружную температуру и увеличить КПД котельной.

Самой простой считается натрубная футеровка. Для ее обустройства необходимо приготовить вязкую негорючую массу и нанести на трубы в 2-4 слоя. Чтоб конструкция лучше противостояла тепловому расширению, укладывается армирующая сетка.

Варианты осуществления футеровки

Футеровка топки камина шамотом

Процедуру проводят разными способами, самый подходящий выбирают с учетом материала, из которого изготовлена печь либо камин. Также на выбор влияет время проведения укладки облицовочного слоя.

Облицовка внутренней части печи готовыми кирпичами шамота

Шамотные материалы считаются наиболее популярным способом для футеровки приборов отопления. Шамот представляет собой специальную глину, обожженную при максимальной температуре до 1500 градусов. После нагретый природный материал измельчают, затем изготавливают из него панели, кирпичи либо сухие смеси. Покупатели чаще выбирают шамотные материалы из-за их качества, эффективного применения и доступной стоимости.

Монтаж теплоотражающих экранов

Ставить экраны, отражающие тепловое излучение, целесообразно на стенки банных печей-каменок из металла. При использовании их в печных агрегатах другого типа низкая эффективность экранов может значить, что они были установлены неправильно. Вырабатываемое тепло не будет прогревать стены полностью и вместо этого начнет уходить в дымоходную трубу с учетом модернизации системы.

Применение обтесанного камня из натуральных горных пород

Камни из натуральных горных пород относятся к материалам класса А, чаще всего для облицовки используется песчаник, кварц или гранит. Рекомендуется использовать их для футеровки топок каминов, а не печей, поскольку эти материалы имеют низкий уровень теплопроводности и растрескиваются под воздействием сильного огня.

Использование рулонных материалов или пластин

Специальные пластины и рулонные материалы подходят для поверхностей с низкой теплопроводностью. Футеровку такого типа можно проводить во время постройки печи или в уже готовом отопительном приборе.

Покрытие стенок специальными растворами или веществами

Вещества или растворы с повышенной устойчивостью к огню наносят на внутренние поверхности стен печных топок. Это могут быть сухие смеси, из которых нужно готовить огнестойкий раствор, или термостойкая клеевая масса, используемая также для шамотной кладки и стен из кирпича.

Раствор для футеровки Карбид кремния огнеупорный

Теплоотражающий экран

Процедура футеровки дуговой сталеплавильной печи

Футеровка дуговой сталеплавильной печи включает в себя три основных элемента: подины, свода и стенок. Возведение каждого из них имеет свои особенности технологии, соблюдение которых позволяет добиться эффективного результата.

Футеровка подины

Возведение футеровки всегда начинают с подины, которая состоит из трех слоев:

• набивного верхнего, образующего монолитную массу после спекания;
• кирпичной кладки, служащей основной для набойки;
• теплоизолирующего слоя. Данный слой является необязательным, но при его отсутствии толщина кладки из кирпича должна быть увеличена в несколько раз.

Строительство подины начинается с выкладки асбестовых листов на дне печного кожуха, на котором далее выкладывается нижний ряд из кирпича и стены. Средняя часть подины набивают кварцевым и другим песком, смешанным с жидким стеклом, улучшающим пластичность массы.

Футеровка стен

Стенки дуговой электропечи из кирпича имеют цилиндрическую форму, что затрудняет работу с цельным и стандартным кирпичом. Поэтому для их возведения чаще всего используют клиновидный кирпич или прямоугольный, но с последующей кварцевой набивкой швов.

Перед началом работ, стенки корпуса обкладываются асбестовыми листами с внутренней стороны, и уже впритык к ним укладываются ряды шамотных кирпичей.

Футеровка свода

Независимо от качества используемого кирпича и другого огнеупорного материала, выкладывание сводов осуществляется строго по шаблону, предусматривающему отверстия для электродов и заканчивающегося кольцевым углублением для установки каркаса с отметкой для фиксации его замка. Для возведения сводов применяют кирпич, который укладывают одним из трех способов:

• концентрическим;
• секторно-арочным;
• секторным.

Для последних двух вариантов используют тесаный кирпич без необходимости установки температурных прокладок. Для концентрического способа применяют только фасонный кирпич

Материалы, которые можно использовать для футеровки.

1) Шамотный кирпич 2) Натуральный камень (песчаник или кварц) 3) Огнезащитные материалы в рулонах (базальтовые листы, вермикулитовые маты, каолиновая бумага) 4) Растворы (различные огнеупорные бетоны и смеси, которыми обмазывается внутренняя поверхность топки, а также силикатно-муллитовые жидкостекольные смеси)

Для того, чтобы правильно рассчитать, какой именно материал потребуется для футеровки, нужно знать его технологические характеристики: — Шамотный кирпич – выдерживает температуру до 1600 градусов; — Плотный каолин – 1400 градусов; — Вермикулит – 1100 градусов; — Базальтовая вата – 750 градусов; — Глиняный кирпич – 700 градусов.

Рассмотрим футеровочные материалы подробнее:

1) Шамотный кирпич — это обожжённые изделия из глины, смешанной с предварительно обожжённым порошком из той же глины. Такой кирпич имеет желто-песочный цвет и зернистую структуру. Но, главное, он может выдерживать температуру до 1600 градусов Цельсия, имеет низкую теплопроводность, хорошую теплоемкость и достаточный запас прочности, чтобы выдержать большое количество раскаливаний и остываний. Выбор шамотного кирпича. Шамотный кирпич выпускается под разными маркировками, в зависимости от состава и плотности. Печники рекомендуют использовать для кладки дымоходов и печей ША-5, ШБ-5, ША-8, ШБ-8. Также при выборе шамотного кирпича специалисты советуют проверить их прочность – попробовать расколоть. Правильно «спеченный» кирпич распадется на крупные куски, а некачественный – раскрошится. Перед покупкой произведите расчет и предусмотрите достаточный объем нужного типа кирпича – в одной кладке нельзя использовать шамотные изделия разных видов. У них разное тепловое расширение.

1 Футеровка – назначение и основы технологии защиты поверхностей трубы

Что такое футеровка труб – это защитная облицовка внутренней или внешней поверхности трубопроводов и дымовых труб, предохраняющая от тепловых, механических, химических, других разрушающих воздействий сред, контактирующих с ними. Эта технология помогает значительно продлить срок функционирования нового, только вводимого в работу, оборудования и сэкономить средства на замене поврежденного, пришедшего в негодность путем его частичной или полной реставрации в процессе футеровки. Эксплуатационная надежность и прочность, высокая эффективность работы систем трубопроводов и дымовых труб во многом зависит именно от качества проведения их защитной облицовки.

В основном футеровку производят для металлических, бетонных и кирпичных труб. Облицовку дымовых труб выполняют в соответствии с ее необходимым основным назначением и подразделяют на:

• теплоизоляционную;
• огнеупорную;
• кислотоупорную футеровку.

В основном ее применяют в металлургической отрасли, где основное оборудование составляют доменные печи. После футеровки дымовые трубы значительно укрепляются и легко переносят даже повышенные нагрузки, такие как высокие температуры, трение, налипание. Срок их эксплуатации увеличивается.

Если о необходимости защиты дымовых труб известно многим, то на вопрос «Футеровка трубопроводов – что это такое и как проводится?» ответ большей частью знают только специалисты в этой области. Она позволяет получить долговечное внутреннее или наружное защитное покрытие труб, которое в ряде случаев, помимо прочего, будет также выполнять функции армирующей несущей конструкции. Футеровка необходима даже в том случае, если речь идет об взаимодействии трубы с питьевой водой, так как последняя по отношению к поверхности металла обладает депассивирующим действием. Область применения технологии:

• промышленность – для облицовки водопроводов и систем отвода стоков химического, нефтехимического, пищевого производства, для предотвращения воздействия на трубопроводы транспортируемыми составами и средами (сыпучими материалами, химическими компонентами и так далее);
• канализационные сооружения – антикоррозийная защита коллекторов коммунальных и производственных очистных систем, восстановление бетонных трубопроводов, сливов посредством «бестраншейной» технологии;
• строительство — переоблицовка монолитных трубопроводов из бетона.

2 Футеровка дымовой трубы – способы проведения и материалы

Футеровка дымовых труб одновременно выполняет несколько функций:

• обеспечивает полноценную защиту несущей основы, ствола трубы от воздействия высокой температуры;
• эффективно защищает внутреннюю поверхность от химически агрессивных компонентов дымовых газов и их конденсата.

По конструкции различают облицовку с воздушным вентилируемым или невентилируемым зазором между стволом и футеровкой и без него. Зазор может быть с утеплителем и без. Выполняют футеровку звеньями, из огнеупорных кирпича или бетона, а также из других составов и штучных элементов. Вышерасположенные ряды футеровки не должны создавать препятствий температурному расширению нижних звеньев. Нижний ряд должен опираться непосредственно на фундамент трубы, либо на подготовленное железобетонное перекрытие. Недопустим обрыв защитной облицовки в центре звена. Чтобы конденсат, образующийся на поверхностях верхних звеньев, не попадал в промежуток между нижележащими рядами и стволом, зазор перекрывают специальными козырьками из кислотоупорного материала.

Выбор материала, которым будет проводиться защитная облицовка, зависит от конкретного объекта, требующего укрепления. Один из самых эффективных способов восстановления или устройства футеровки, а также повышения газоплотности (свойства внутренней стенки не пропускать дымовые газы) ствола трубы – торкретирование бетоном.В ходе него бетонная смесь под давлением наносится на поверхность уплотненно и послойно.

Футеровка дымовой трубы доменных печей выполняется с использованием огнеупорных материалов (например, шамотного кирпича). Помимо этого могут применяться: кирпич с карбидокремниевыми составляющими либо с большим содержанием глины, а также различные блоки, имеющие углеродистый состав. Для трубы, отводящей газы, температура которых до +500 °С, в качестве футеровки используют обычный кирпич (глиняный) с применением раствора либо глиняно-цементного состава. Когда температура выше, используют шамотные огнеупорные изделия марки ША, ШБ и цементно-шамотные смеси, растворы. Защитная облицовка из кислотоупорного кирпича предполагает применение кислотоупорной замазки, основой которой является жидкое стекло.

Довольно часто для защитной облицовки стальных труб применяют вклеенную футеровку (камнелитые базальтовые вкладыши цилиндрической формы, радиальные плитки и тому подобное). Качество ее фиксации зависит от используемого цемента, либо клея. Обычно применяют клей компаунд, который способен обеспечить долговечное и надежное крепление защитного материала. Но любому клею свойственно разрушаться (даже от воздействия вибрации, при погрузочно-разгрузочных операциях и так далее). Поэтому, как правило, вклеенную защитную облицовку фиксируют в теле металлических труб методом запирания клеем или раствором цемента.

Футеровка кирпичной теплоёмкой печи.

Современное печестроение предусматривает футеровку кирпичных печей огнеупорными материалами.

Вот что написано в википедии по запросу “Футеровка”:

Футеро́вка (нем.Futter «подкладка, подбой») — облицовка огнеупорными, химически стойкими (англ.)русск., а также теплоизоляционными материалами, которым покрывается внутренняя поверхность металлургических печей, ковшей, топок котлов и прочего оборудования. Футеровка производится для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических, термических, физических и химических повреждений. В горно-металлургической промышленности футеровка используется для защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов, от ударных, истирающих и налипающих воздействий, а также для усиления огнестойкости материалов, из которых изготавливают металлургические и бытовые печи.

Разберёмся как это связано с обыкновенными бытовыми печами и что этот термин обозначает в печестроении.

Места применения футеровки в бытовых печах:

1. Футеровку применяют для топливника печи.
2. Футеровку применяют для камер дожига бытовых печей.
3. Футеровку применяют для защиты наиболее, термически, нагруженных областей печи.

Если, говорить по простому то, для бытовых кирпичных печей, футеровку желательно ставить там где огонь лижет кирпич.

Назначение футеровки в бытовых кирпичных печах.

Футеровка в бытовых печах производится для обеспечения защиты поверхностей от возможных термических повреждений.

• Огнеупорная топка в отопительном камине
• Огнеупорная топка в отопительном камине

Причины необходимости футеровки в бытовых кирпичных печах.

Керамический кирпич плохо переносит прямое воздействие огня.

При продолжительном воздействии прямого огня кирпичная кладка разрушается.

Почему раньше не футеровали бытовые печи.

• Старая Русская печь без футеровки
• Печь без футеровки сложенная полностью из огнеупорного кирпича.

Не часто, но всё ещё встречаются среди печников ретрограды считающие что футеровка для печи не нужна и некоторые даже умудряются убедить заказчиков во вреде огнеупорного кирпича внутри печи.

Основным аргументом таких умозаключений становится идея о том что в стародавние времена никакого шамота не применяли и печи стояли по 100 лет.

На мой взгляд позиция эта в корне ошибочна.

В прежние времена, в хороших печах, для топок печей использовали кирпич железняк.

Железняк это специально перекаленный кирпич. Такой кирпич не разрушается под воздействием огня.

Железняк был гораздо дороже, обычного, керамического кирпича и его, не всегда, можно было достать.

Из за дороговизны железняка многие печники использовали для топок обычный керамический кирпич и такие печи, чаще всего, не выдерживали долгого времени.

При этом раньше печи не так сильно перетапливали как сейчас.

При перетопах печь без футеровки не выдерживает и пары лет.

Особенно, больная проблема перетапливания кирпичных печей, среди дачников.

Из за невозможности соблюдения отопительного режима и непонимания принципов работы теплоёмких печей дачники топят кирпичные печи по 3-4 часа, естественно, что кирпичная кладка, не выдерживает таких нагрузок.

Какой материал используется для футеровки современных бытовых печей.

• Огнеупорный шамотный кирпич.
• Огнеупорные шамотные плиты.
• Огнеупорные шамотные лещадки.

Огнеупорное ядро отопительного камина

Для каких кирпичных бытовых печей нужна футеровка и в каких местах.

• Для печи голландки футеруется топливник и хайло.
• Для плиты варочной, желательно, футеровать всю плиту.
• В камине отопительном противоточном футеруется топка и камера дожига.
• В печи лежанке футеруется вся лежанка.
• В круглой печи в металлическом футляре футеруется топка и первый канал от хайла.

Сложности футеровки бытовых кирпичных печей.

• Шамотные материалы имеют более высокий коэффициент расширения при нагреве чем керамические кирпичи.
• Для склеивания шамотных материалов не подходят смеси используемые для печной кладки керамических кирпичей.
• Футеровка, часто, добавляет инертности печи. То есть в местах футеровки стенка печи утолщается от этого теплопередача становится медленнее.

Для того чтобы футеровка не навредила печи есть несколько простых правил.

1. Нельзя перевязывать красный и шамотный кирпич.
2. При футеровке, обязательно, оставлять компенсационные зазоры, на расширение, между красным и шамотным кирпичом.
3. Использовать для монтажа каждого из материалов специальные смеси.
4. Не заужать каналы печи футеровкой.

Альтернативные варианты ткани

На самом деле, существуют еще ткани, похожие по своим свойствам на футер для пошива трикотажа:

Кулирка (кулирная гладь). В основе своей тоже имеет хлопковое волокно, но так же может быть с добавлением лайкры или полиэстера (не более 10%). Кулирка – самый тонкий трикотаж для пошива белья и одежды.

Внешний вид кулирки.

Рибана. В основе своей тоже имеет хлопковое волокно, но так же может быть с добавлением лайкры или полиэстера (не более 5%). Используют рибану для пошива детской и повседневной одежды, стоит дороже, чем кулирка.

Внешний вид ткани рибана.

Интерлок. Состоит из 100% хлопка без каких-либо примесей

Ткань эластичная, держит форму и, что немаловажно, двусторонняя (одинаковая как с лицевой, так и с изнаночной стороны). Используется для пошива постельного белья, штор и повседневной одежды.

Внешний вид ткани интерлок.

Все описанные выше ткани очень между собой похожи не только по своим характеристикам, но даже и в ценовом сегменте. Но стоит отметить, что только футер способен согреть Вас в холодную погоду. Ни кулирка, ни рибана, ни интерлок не дадут Вам такого тепла и комфорта как футер.

Промышленная футеровка

Если для домашних печей и котлов шамотный кирпич является оптимальным, то для промышленных печей он не всегда удобен в использовании. Для промышленных целей используются прессованные шамотные кирпичи, которые выдерживают не только высокие тепловые нагрузки, но и термоудары.

Кроме шамотного прессованного кирпича используют также другие огнеупорные материалы, свойства которых зависят от сжигаемого топлива и рабочей температуры:

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

Схема футеровки промышленной печи.

Нанесение же футеровочного слоя в условиях промышленного производства может быть произведено без остановки печей. Футеровочные составы наносятся на внутреннюю часть печи с помощью впрыскивания на раскаленную поверхность или торкретирования. Торкретирование – процесс нанесения футеровочного материала на поверхность топки с помощью сжатого воздуха и специальной торкретной установки. Послойное нанесение смесей позволяет добиться высокого качества футеровки.

Таким образом, футеровка необходима, для того чтобы защитить печь от разрушения под действием высоких температур. Обкладка топки шамотным кирпичом препятствует тому, чтобы тепловой поток от горения топлива влиял напрямую на стенки печи.