Футерівка печі що це таке: для чого призначена, способи здійснення.

Футерівка печей

Щоб дізнатися, що таке футерівка і для чого вона потрібна, необхідно розуміти, що в будь-якій печі при спалюванні палива утворюється висока температура. Вплив високих температур призводить до зміни структури і властивостей матеріалу. Матеріали, з яких виготовлена піч, хоч і є в більшості вогнетривкими, теж потребують захисту.

Опис процесу і призначення футерівки

Футерівка - це захист від прогорання внутрішнього обсягу печі, виробляється шамотною цеглою

Футерівкою називають облицювання внутрішніх стінок камер у пічках, які постійно контактують з полум'ям. Вона необхідна для пічних агрегатів з цегли, який починає обгорювати і кришитися через втрату вологи, а також для металевих пічок і котлів твердопаливного типу. Перегородки топок зі сталі та інших металів більше схильні до прогоряння, через це багато виробників доповнюють їх шамотними або каоліновими екранами.

Футерування потрібно не тільки для побутових приладів опалення, ця технологія також використовується і для великих плавильних апаратів у металургійній сфері, ковшів, парових котлів та іншої техніки.

Футерування топки печі шамотною цеглою або іншим матеріалом допомагає захистити стіни від механічних, хімічних, термічних або фізичних пошкоджень. Додаткове покриття допомагає знизити теплові втрати, але для цього потрібно точно розрахувати товщину шару, в іншому випадку стінки будуть прогріватися не повністю. Занадто щільні шари футерівки знижують ККД печі, оскільки потоки тепла в такій ситуації виходитимуть на вулицю через димовідведення, а не залишатимуться всередині приміщення.

Захист зовнішній, внутрішній

Захист внутрішніх стінок паливника можна здійснити кількома способами:

• По-перше, можна використовувати захисні екрани, здатні поглинати більшу частину променевих потоків. Встановлені всередині паливника екрани впливають на нагрів димових газів, тому велика частина тепла буде видалятися через димар.
• По-друге, внутрішню частину паливника можна обмурити вогнестійким низькотеплопровідним матеріалом.

Теплозахист і теплоізоляція - різниця є

Існує величезна різниця між теплозахисними і теплоізоляційними принципами. При теплоізоляції тепло, вироблене в робочій зоні, нікуди не видаляється. Для цього і служить теплоізоляція.

На відміну від неї, теплозахист призначений захищати певну ділянку від теплового випромінювання робочої зони. З усього сказаного стає зрозумілим, що теплозахист абсолютно не призначений для збереження тепла.

Клей і розчин

Вогнетривкий розчин для кладки шамотної цегли

Крім якості та характеристик матеріалів на ефективність процедури футерівки також впливає їх правильне укладання із застосуванням спеціальних речовин.

Розчин

Термостійкі розчини утворюють на стінках топки монолітний тонкий шар, що захищає робочу поверхню від впливу полум'я. Такому моноліту може знадобитися ремонт у міру його зносу. Під час роботи з розчином потрібно дотримуватися основних правил:

• Розчини готують із сухих сумішей корундового, муллітового або шамотного типу, які розбавляють водою до сметаноподібної консистенції. Пропорції компонентів і характеристики сумішей зазвичай вказані на упаковці.
• Спочатку шар розчину випалюють паяльною лампою або нагрівають у печі до утворення твердого покриття під час випалу.
• Якщо футерівку проводять за допомогою шамотної цегли, шви стикування потрібно заповнювати на всю висоту кладки.

Для 1 м3 цегляної кладки зазвичай потрібно як мінімум 100 кг готового розчину з суміші будь-якого типу.

Вогнетривкий клей

Вогнетривкий клей для викладання топки

Вогнетривкий клей вважається більш міцним компонентом, він продається в ємностях вагою від 2 до 50 кг і найчастіше використовується для футерівки. Перед початком робіт ємність розкривають і перемішують до однорідної маси, після наносять на поверхню, дотримуючись основних правил:

• Клеєву масу наносять на зволожену поверхню шпателем шаром не більше 3 мм.
• При обмазуванні клеєм всієї порожнини топки процедуру проводять шарами, дотримуючись інтервалу в 15 хвилин після кожного нанесення.
• Щоб приклеїти базальтовий картон на ділянки по горизонталі, склад з клеєм розбавляють водою на 15% не пізніше ніж за 12 годин до початку роботи.
• Витрата клею становить від 1 до 4 кг залежно від структури поверхні для обробки та товщини клеєвого шару.

Клеєва маса застигає повністю при температурі понад 25 градусів протягом 24 годин, якщо температури більше 90 градусів - після 6 годин.

Інструкції залежно від матеріалу

Шар картини між внутрішнім та зовнішнім шарами кладки

Футерування стандартної або індукційної печі краще довірити фахівцям, але при наявності мінімальних навичок цю процедуру можна провести самостійно, дотримуючись правил.

Цегляна піч

При футеруванні топкової камери цегляної печі враховують термічне розширення матеріалу. Між внутрішнім захисним і зовнішнім стандартним шаром кладки потрібно залишати зазор в 7-10 мм або доповнювати його прокладкою з картону каолінового, базальтового або азбестового типу.

Металева піч

Футерівка металевої печі

Процедура для печей з металу проводиться так само, як і для обладнання з цегли. Потрібно враховувати, що між металевою стінкою і матеріалом повинен обов'язково залишатися зазор, що компенсує лінійне розширення. Цей простір можна заповнити базальтовою або каоліновою плитою або аркушами азбесту.

Твердопаливна піч

Для твердопаливних печей доцільно проводити футерівку одним з трьох доступних способів. Важке футерування проводять для печей зі слабким екрануванням, при такому способі облицювання виконується кладкою в два або три шари. У разі полегшеної футерівки кладка повинна бути одношаровою. Також існує варіант натрубного футерування, коли труби котла обмазують вогнетривким клеєм зовні.

Глиняна піч

Топки в глиняних печах рекомендують обкладати шамотною цеглою або обмазувати пластичними вогнетривкими матеріалами, наприклад, мастикою або алюмосилікатним клеєм. Після застивання шар такого матеріалу являє собою щільну оболонку, що захищає стінки від перегріву.

Шамотна цегла

Футерівку за допомогою шамотної цегли проводять, викладаючи матеріал у кілька рядів з нахилом і руба зі зрушенням до 1/2 довжини у напрямку до блоку в нижньому ряду аж до верху топкового відсіку. Верхню площину облицьовують в останню чергу, укладаючи цеглу плашмю. Потрібно пам'ятати, що шар футерівки і основна кладка стінок повинні відповідати один одному за розташуванням вертикальних швів.

Великі промислові

У всіх великих промислових печах призначення футерівки - зменшити тепловтрати і вплив високих температур на корпус (кожух) печі. В обпалювальних печах футерівка служить ще теплоакумулятором, що забезпечує оптимальний режим випалу (плавне наростання температури), а також інфрачервоним (ВК) випромінювачем, рівномірно прогріваючим обпалювальну камеру.

Набагато складніше завдання футерівки металоплавильних печей. Вона і тут повинна добре випромінювати ВК, щоб сильніше гріти шлак. Якісний метал виплавляється тільки тоді, коли шар розплавленого шлаку нагрітий істотно сильніше рідкого металу. Але в той же час футерівка промислових печей для виплавки металу не повинна змочуватися розплавленим шлаком і самим металом, бути хімічно інертною по відношенню до них і не виділяти ви розплав шкідних домішок. Додатково - бути міцною, щоб витримувати свою власну величезну вагу, оскільки економічна ефективність металоплавильних печей зростає зі збільшенням із розмірів. Тому, наприклад, для футерування різних частин доменних і сталеплавильних печей використовується не менше 7 видів футерувальних матеріалів (див. рис.).

Схеми футерування доменної і сталеплавильної печі

Примітка: у надмалих металоплавильних печах, напр. ювелірних, футерівка може становити всю будову (тіло) печі або більшу частину його, див. відео:

Відео: ювелірна піч з плити, що є корпусом і футерівкою

Використання шамотної цегли

Шамотна цегла є ідеальним варіантом для футерування пічних споруд. Відрізняється він від звичайних цеглин відмінними теплозахисними властивостями. Футерівка передбачає обкладання внутрішньої поверхні печі саме такою цеглою.

Матеріали, що використовуються

Вогнетривкі матеріали для футерування печей залежно від інгредієнтів, що входять до сировинного складу, підрозділюються на такі класи:

• А - вироби, основу яких складають матеріали природного походження або синтетична композиція з додаванням кремнеорганічного зв'язуючого;
• В - як основний інгредієнт використовується спеціальний вид глини (шамот);
• З - інші компоненти вогнетривких речовин.

Вироби та склади для футерування печі класу В (цегла, блоки, мастики тощо), основу яких складає обпалена шамотна глина доступні, коштують недорого, і тому користуються найбільшою популярністю. Для підвищення жаростійкості в сировину при їх виробництві можуть вводитися порції кварцового піску, піщаника та інших видів гірських порід, міцність яких залишається незмінною при будь-яких значеннях температур нагріву.

Як додатковий захист до шамотних виробів застосовуються матеріали у формі рулону, плити або листа. Вони укладаються між шарами кладки з жаропрочних і керамічних виробів. До переліку таких матеріалів для футерування печі, основу яких складає біла глина, входять:

• базальтова вата;
• щільний каолін;
• мулліто - кремнеземисті матюки;
• вермікуліт і ряд інших виробів.

Сухі суміші використовуються для виготовлення вогнестійкого розчину, яким обмазують площини топкового бункера та інші елементи кладки. Ними заповнюють порожнини технологічних просвітів і зазорів, що компенсують лінійне розширення конструктивних деталей печі з металу.

До вогнетривких матеріалів для футерування печей можна віднести і термостійку алюмосилікатну клеєву масу, за допомогою якої приклеюють вогнетривки в листовій або рулонній формі. Такий клей також застосовують для кладки з шамота, для обмазки тонким шаром стін з цегли з низькою термостійкістю.

Про клей і розчин

На довговічність і ефективність футеровки печі крім якості та технічних характеристик матеріалів впливає їх правильне укладання. Будь-які порушення в технології внутрішніх облицювальних робіт топки можуть призвести до зміни властивостей і структури навколишніх будматеріалів, виходу чадних газів у житлові кімнати.

Розчин

При обмазці топки термостійкими розчинами на стінках утворюється монолітний дуже тонкий захисний шар, що є кращою огорожею робочої поверхні від впливу вогню. Однак такому моноліту швидше буде потрібно ремонт, ніж для кладки з штучних виробів.

Для виготовлення футерівки за такою технологією існує кілька правил:

• Готують розчин із сухих сумішей шамотного, муллітового або корундового типу, що розбавляються водою до консистенції густої сметани. Реалізуються вони зазвичай в паперовій упаковці, на якій нанесена інформація про пропорції компонентів, характеристики суміші, інструкція виробника про застосування.

Консистенція розчину футерування

• Завданий шар розчину спочатку випалюється паяльною лампою або при короткочасному нагріванні печі до утворення твердої кірки.
• При футеруванні печі шамотною цеглою стикувальні шви повинні заповнюватися на всю висоту кладки.

Витрата готового розчину на 1 м цегляної кладки орієнтовно становить 100 кг.

Вогнетривкий клей

Продаж вогнетривкого клею для футерівки здійснюється в пластикових ємностях вагою 2 - 50 кг. До початку робіт з футерування відро з клеєм потрібно розкрити і перемішати вміст до повної однорідності.

Далі:

• Клейова маса наноситься тільки на попередньо зволожену поверхню шпателем. Товщина шару не повинна перевищувати 3-х мм.
• Якщо планується обмазувати клеєм всю порожнину топки, то обмазку виконують шарами з часовим проміжком між нанесенням не менше 15 хвилин.
• Для приклеювання базальтового картону на горизонтальні ділянки клеєвий склад можна розбавити водою на 15%, але не пізніше, ніж за 12 год до початку роботи з клеєм.
• Залежно від структури оброблюваної поверхні та товщини клеєвого шару на 1 м - витрачається від 1 до 4 кг клею.
• Час повного застигання шару клеєвої маси з товщиною в 3 мм при температурі вище 25ºС становить 24 години, при температурі понад 90ºС - 6 годин.

Інструменти для роботи

Для облаштування футерівки печі потрібно комплект таких інструментів:

• ємності для приготування розчину і замочування цегли;
• майстрів;
• відвіс;
• мочальний пензель для нанесення клею;
• молоток;
• ножівка;
• розшивка для цегли, сечовий пензель для нанесення клею або тьорки розрівнювання шару розчину (залежно від виду футерувального матеріалу);
• кельму;
• правила;
• напівтерок.

З рулонного матеріалу

Вигода використання рулонних матеріалів (а також пластин і матів) полягає в тому, що вони займають дуже мало місця і не «крадуть» загального обсягу, необхідного для закладення палива і проходу диму. Стандартна товщина більшості з них не перевищує 1 см (наприклад, товстий каоліновий картон буває товщиною до 7-ми мм). Щоб провести необхідні роботи, потрібно пам'ятати, що:

• Кількість необхідних для футерування матеріалів розраховується з урахуванням їх лінійного розширення при нагріванні.
• У деяких випадках можливе укладання полотна в 2 шари, але для побутових потреб це зовсім не обов'язково.
• Окремі пластини кріпляться елементами армування - металевими штирями, які вставляються в заздалегідь виконані канавки.
• При оздобленні вогнетривкими матами або пластинами слід дотримуватися послідовності їх кріплення: спочатку покривається дно, потім бічна поверхня, а потім «стеля» топкового відділу.

ЦІКАВО! Багато сучасних печей заводського виробництва вже мають футерувальний шар на стінках топкових відділів і не потребують додаткової обробки. Зокрема, сталеві агрегати часто бувають оброблені вермікулітом.

Внутрішнє оздоблення може проводитися базальтовим картоном

Інструкції з футерування

Для влаштування футерівки домашньої пічки краще скористатися послугами фахівців, але при наявності хоча б мінімальних навичок і старання цей вид роботи пічного майстра можна виконати своїми руками.

Цегляної печі

Футерування топки цегляної печі з використанням шамота виконується наступним чином:

• Перший ряд. Шамотну цеглу кладуть руба навколо колосників. Краще, щоб цегляний виріб мав похилу межу для забезпечення ухилу в бік колосникової решітки.
• Другий ряд задньої і бічних стін піднімається одночасно. Цеглу також укладають руба зі зрушенням на чотири довжини відносно блоку в нижньому ряду. Виконується армування шва сталевим дротом діаметром 3 мм або 5 мм.
• Наступні ряди виконуються аналогічним чином до верху топкового відділу. Армують шви через один ряд кладки.
• В останню чергу облицьовують верхню площину топки, укладаючи цеглу плашмю. Між шарами футерівки та основною кладкою виконують теплову ізоляцію з азбесту. Якщо звід має випуклу форму кладку ведуть із застосуванням фасонної (тристоронньої клинової або п'ятигранної) цегли.

Приклад футерівки шамотною цеглою

Приклад 2

Приклад 3

Приклад 4

При цьому потрібно враховувати, що футерувальний шар і основна кладка стінок повинні збігатися за розташуванням вертикальних швів, не мати перев'язки.

Металевих печей

Футерування топок металевих печей виконують аналогічно тому, як в цегляних камерах (інструкція вище), але з однією відмінністю: між стінами з металу і шамотної цегли повинен залишатися невеликий зазор для компенсації лінійного розширення. У цей простір укладають базальтові або каолінові плити, аркуші азбесту. Зовнішнє облицювання не рекомендується проводити цеглою через його