Можно ли выполнить футеровку печи своими руками

Повышение стойкости футеровки

Чтобы противостоять способности алюминия смачивать футеровку, а затем проникать в нее и реагировать с нею, применяют несколько подходов. Их целью является сдержать или ослабить способность алюминия восстанавливать компоненты футеровки и, тем самым, предотвратить возникновение реакции образования корунда.

Применение в огнеупорах добавок, которые повышают их несмачиваемость  расплавленным алюминием, является распространенным подходом, особенно для огнеупорных бетонов на основе алюмината кальция. Для этой цели применяют много различных материалов, причем механизм их действия часто известен. Такими добавками являются сульфат бария, различные типы фторидов (AlF3, CaF2 и т. п.) и другие. Другим подходом является добавление фосфатных добавок, которые повышают характеристики несмачиваемости огнеупоров в контакте с жидким алюминием и, кроме того, не распадаются до температуры 1500 ºС

Фосфатные добавки способствуют образованию связи между новыми и старыми огнеупорами, что особенно важно при выполнении ремонта футеровки

1. Seven Refractories – Aluminium Indusry – 2019

1. Refractory Considerations for Aluminum Melting and Holding Furnaces – Refractory Engineer, January 2015

1. Improved Monolithic Materials for Lining Aluminum Holding & Melting Furnaces // Light Metals 2011 – ed. S.J. Lindsay – 2011

1. Assessing Monolithic Refractories for Use in Aluminium Melt-Hold Furnace – Advanced Materials & Process – July 2011

1. ГОСТ P 52918-2008 Огнеупоры. Термины и определения

Особенности защитной отделки печей

При регулярном пользовании печью на все материалы, из которых она сделана, воздействуют очень высокие температуры. Они зависят от температур горения конкретных веществ, которые используются в качестве топлива. Конечно, стенки печки делают из огнеупорных материалов, но экстремальные термические воздействия изменяют их структуру и свойства, что приводит к постепенному разрушению. Именно для защиты от таких воздействий используется футеровка.

Футеровка станет лучшей внутренней защитой вашего очага от прогорания и других повреждений

В каких случаях применяется

Если речь идет о небольшом очаге, который используют периодически – для обогрева дачного домика в выходной день или приготовления пищи на свежем воздухе (барбекюшницы), то здесь дополнительная защита не нужна. В таких случаях если разрушения и происходят, то они минимальны и не повредят устройству в ближайшем будущем.

Обязательная футеровка потребуется для следующих типов топочных изделий:

• Больших бытовых и промышленных.
• Предназначенных для очень длительного пользования – например, постоянного обогрева жилища.
• Жаровых камер, которые устраиваются для регулярного приготовления пищи в «русских» и других подобных печках.
• Топливных агрегатов, дымовые каналы которых устроены прямо вдоль стенок топки.
• В случаях использования высококалорийного топлива с исключительно высокой температурой горения.

Виды футеровки

Футеровочные работы проводятся прямо внутри топливника металлических, каменных и кирпичных устройств. Это можно сделать разными способами в зависимости от того, какой ожидается эффект и какие должны быть достигнуты цели:

• Возможно использование специальных защитных экранов теплоизолирующего действия. Они будут оказывать влияние на процент нагрева дымовых газов, поглощая значительную часть тепло-лучевых потоков и удаляя большую часть тепла через дымоходы.
• Применение материалов, которые возьмут большую часть теплового воздействия на себя – огнестойких с низкой теплопроводностью, замедляющих процесс нагрева материалов топки и исключающих их непосредственный контакт с огнем.

Футеровочные работы в кирпичной топке проводятся посредством выкладывания кирпичной кладки

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.

Преимущества и недостатки футера

Почему именно футер считается одним из самых популярных материалов на основе хлопка? У него масса очевидных достоинств.

• Он удивительно комфортен и многолик. Тактильно приятный футер можно подобрать для изделий практически на любой сезон. Плотные, теплые разновидности с начесом отлично подходят для зимних и осенних моделей, а облегченные варианты мягкого полотна – для весны и лета. Легкий, не сковывающий движений материал, позволяет создавать удобные вещи на каждый день, хорошо садится по фигуре.
• Износостойкость футерного полотна довольно высока – в отличие от других видов трикотажа из хлопка, при бережном отношении вещи из футера могут служить много сезонов подряд, не скатываясь и не лоснясь. Это объясняется особенностями структуры полотна.
• Производимый преимущественно из хлопка, этот материал экологичен. Он не вызывает аллергии и зуда, не имеет запаха.
• Материал отлично окрашивается, хорошо удерживает интенсивность цвета, поэтому существует футер практически любого оттенка, в том числе, с эффектом меланжа. Распространен и принтованный футер, эффектно выглядит разновидность «диджитал» с цифровой печатью на поверхности.
• Простота обработки — работать с футером можно даже без специальной швейной техники для трикотажа, достаточно использовать специальные строчки на типовой машине.

Есть у него и недостатки

Футер боится высоких температур – при стирке и сушке, может деформироваться от термического воздействия.
Ультрафиолетовое излучение также опасно для материала.
Как любое натуральное полотно, футер может давать усадку, это важно учитывать при заказе материала.

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

Описание процесса и предназначение футеровки

Футеровка – это защита от прогорания внутреннего объема печи, производится шамотным кирпичом

Футеровкой называют облицовку внутренних стенок камер в печках, которые постоянно контактируют с пламенем. Она необходима для печных агрегатов из кирпича, который начинает обгорать и крошиться по причине потери влаги, а также для металлических печек и котлов твердотопливного типа. Перегородки топок из стали и других металлов больше подвержены прогоранию, из-за этого многие производители дополняют их шамотными либо каолиновыми экранами.

Футеровка топки печи шамотным кирпичом или другим материалом помогает защитить стены от механических, химических, термических или физических повреждений. Дополнительное покрытие помогает снизить тепловые потери, но для этого нужно точно рассчитать толщину слоя, в противном случае стенки будут прогреваться не полностью. Слишком плотные слои футеровки снижают КПД печи, поскольку потоки тепла в такой ситуации будут выходить на улицу через дымоотвод, а не оставаться внутри помещения.

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

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

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

Ошибочная защита. Последствия

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

Металлическая печь с кирпичной обкладкой

Это совершенное заблуждение!

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

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

Как итог, угарные газы начнут поступать в помещение.

Не всегда кирпич: смеси для футеровки

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

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

Это могут быть сухие смеси:

• Шамотные.
• Муллитовые.
• Корундовые.

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

Футеровка без отрыва от производства

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

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

Что такое футеровка

Футеровка — это оболочка из кирпича, которая обустраивается внутри топки. Она очень устойчива к воздействию даже самых высоких температур. Это позволяет печке служить многие годы, потому что она защищена от перегрева.

Футеровку нельзя рассматривать как самостоятельный элемент, потому что она тесно взаимодействует и с материалами, из которых выложена печь, и с внутренней средой топки, в которой осуществляется процесс горения.

Футеровка может представлять собой не только выкладку из кирпича, но и из других материалов. В качестве таких материалов выделяют три вида огнеупорных веществ, различающиеся по своим химическим свойствам:

• Кислые.
• Основные.
• Нейтральные.

У них происходит разная реакция на вещества, которые возникают в процессе горения топлива.

Футеровку производят только тогда, когда будут проведены все инженерные расчеты и будет выбран материал для нее. С помощью этого расчета добиваются максимального эффекта, учитывая особенности материала и самой печи. Кроме того, футеровка защищает различные элементы печи от химического и механического воздействия.

Сам себе мастер

Конечно, для устройства футеровочного слоя в домашнем очаге можно прибегнуть к услугам специалистов, но при некоторых навыках работы и соответствующих знаниях эту операцию можно провести самостоятельно.

Футеровка из кирпича

Футеровка печи своими руками из шамотного кирпича выполняется с учетом следующих особенностей:

• Кирпич аккуратно выкладывается «ребром на ребро», без сдвигов элементов кладки относительно друг друга, вдоль всех стенок внутренних топки.
• Швы между отдельными кирпичами заполняются раствором на основе шамота и глины.
• Если основная кладка также выполнена из кирпича, то футеровочный и основной слой стыкуются посредством одного вертикального шва, но без перевязки.
• Если же материал самой топки – металл (чугун или сталь), то между ее стенками и кладкой следует в обязательном порядке оставлять небольшой зазор, рассчитанный на температурные расширения металла, – иначе регулярные нагревы и остывания могут в скором времени ее разрушить.

Отделка шамотным кирпичом происходит по схеме – вдоль всех стенок с зазором с учетом расширения материалов

Старая кладка из шамотного кирпича подлежит регулярным осмотрам и ремонту изношенных участков, который проводится посредством затирки раствором из шамота и глиноземистого цемента.

Из рулонного материала

Выгода использования рулонных материалов (а также пластин и матов) заключается в том, что они занимают очень мало места и не «крадут» общего объема, необходимого для закладки топлива и прохода дыма. Стандартная толщина большинства из них не превышает 1 см (например, толстый каолиновый картон бывает толщиной до 7-ми мм). Чтобы провести необходимые работы, нужно помнить, что:

• Количество необходимых для футеровки материалов рассчитывается с учетом их линейного расширения при нагреве.
• В некоторых случаях возможна укладка полотна в 2 слоя, но для бытовых потребностей это совсем не обязательно.
• Отдельные пластины крепятся элементами армирования – металлическими штырями, которые вставляются в заранее проделанные канавки.
• При отделке огнеупорными матами или пластинами следует соблюдать последовательность их крепления: сначала покрывается дно, затем боковая поверхность, а потом «потолок» топочного отдела.

Внутренняя отделка может проводиться базальтовым картоном

Обмазка растворами

Обмазка огнеупорными растворами дает еще более тонкий слой футеровки. Для такого способа характерны следующие нюансы:

• Для приготовления растворов обычно используются сухие составы шамотных, муллитовых либо корундовых смесей, которые затем разбавляются водой до нужной консистенции.
• После нанесения раствор должен пройти обжиг в естественных условиях (при работе печи) либо с помощью паяльной лампы. Во втором случае работы проводятся до появления твердой корочки.

Заранее продуманная защита печи станет гарантией тепла и уюта на долгие годы

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

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.