Что такое и для чего нужна футеровка печи

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.

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

О клее и растворе

На долговечность и эффективность футеровки печи кроме качества и технических характеристик материалов оказывает влияние их правильная укладка. Любые нарушения в технологии внутренних облицовочных работ топки могут привести к изменению свойств и структуры окружающих стройматериалов, выходу угарных газов в жилые комнаты.

Раствор

При обмазке топки термостойкими растворами на стенках образуется монолитный очень тонкий защитный слой, являющейся лучшим ограждением рабочей поверхности от воздействия огня. Однако такому монолиту быстрее потребуется ремонт, чем для кладки из штучных изделий.

Для изготовления футеровки по такой технологии существует несколько правил:

1. Готовят раствор из сухих смесей шамотного, муллитового или корундового типа, разбавляемых водой до консистенции густой сметаны. Реализуются они обычно в бумажной упаковке, на которой нанесена информация о пропорциях компонентов, характеристиках смеси, инструкция производителя о применении.

   Консистенция раствора для футеровки

2. Нанесённый слой раствора вначале обжигается паяльной лампой или при кратковременном нагреве печи до образования твёрдой корки.
3. При футеровке печи шамотным кирпичом стыковочные швы должны заполняться на всю высоту кладки.

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

Огнеупорный клей

Продажа огнеупорного клея для футеровки осуществляется в пластиковых ёмкостях весом 2 — 50 кг. До начала работ по футеровке ведро с клеем нужно вскрыть и перемешать содержимое до полной однородности.

Далее:

• Клеевая масса наносится только на предварительно увлажнённую поверхность шпателем. Толщина слоя не должна превышать 3-х мм.
• Если планируется обмазывать клеем всю полость топки, то обмазку выполняют слоями с временным промежутком между нанесением не менее 15 минут.

• Для приклеивания базальтового картона на горизонтальные участки клеевой состав можно разбавить водой на 15%, но не позднее, чем за 12 ч до начала работы с клеем.
• В зависимости от структуры обрабатываемой поверхности и толщины клеевого слоя на 1 м² расходуется от 1 до 4 кг клея.
• Время полного застывания слоя клеевой массы с толщиной в 3 мм при температуре выше 25ºС составляет 24 часа, при температуре свыше 90ºС — 6 часов.

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

Инструкции по футеровке

Для устройства футеровки домашней печки лучше воспользоваться услугами специалистов, но при наличии хотя бы минимальных навыков и старания этот вид работы печного мастера можно выполнить своими руками.

Кирпичной печи

Футерование топки кирпичной печи с использованием шамота выполняется следующим образом:

• Первый ряд. Шамотный кирпич кладут ребром вокруг колосников. Предпочтительнее, чтобы кирпичное изделие имело наклонную грань для обеспечения уклона в сторону колосниковой решётки.
• Второй ряд задней и боковых стен поднимается одновременно. Кирпич также укладывают ребром со сдвигом на ½ длины относительно блока в нижнем ряду. Выполняется армирование шва стальной проволокой диаметром 3 мм или 5 мм.
• Последующие ряды выполняются аналогичным образом до верха топочного отдела. Армируют швы через один ряд кладки.
• В последнюю очередь облицовывают верхнюю плоскость топки, укладывая кирпич плашмя. Между слоями футеровки и основной кладки выполняют тепловую изоляцию из асбеста. Если свод имеет выпуклую форму кладку ведут с применением фасонного (трёхстороннего клинового или пятигранного) кирпича.

  Пример футеровки шамотным кирпичом

  Пример 2

  Пример 3

  Пример 4

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

Металлических печей

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

Футеровка металлической печи

Еще один пример

Твердотопливного котла

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

Выполняют её одним из трёх способов:

1. Тяжёлое футерование. Применяется для аппаратов со слабым экранированием. При этом способе внутреннюю облицовку топки выполняют двух или трёхслойной кладкой из шамота.
2. Облегчённое футерование. Внутри топочного отдела кладётся однослойная кирпичная кладка. Снаружи котёл облицовывают теплоизоляционными изделиями, способными противостоять высоким температурам и обшивают листовой сталью.
3. Натрубной футеровкой. Трубы котла обмазываются снаружи огнеупорным клеем и раствором в 3 — 4 слоя с армированием стекловолоконной сеткой. После застывания образуется монолитный толстый пласт, защищающий от ненужных потерь тепла.

Глиняных печей

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

Что можно сшить из футера?

Большинство трикотажных полотен на основе хлопка (и футер здесь совсем не исключение) считаются идеальным выбором для повседневной одежды в расслабленном или спортивном стиле, домашней одежды, детских изделий и предметов для обихода новорожденных (пеленки, конверты, теплая одежда). Делимся с вами идеями стильных и функциональных образов, главную роль в которых играют именно модели из футера.

Свитшоты и худи — базовые и с броскими принтами — сегодня есть почти в каждом плательном шкафу. Мужские, женские, детские образы на базе удобных толстовок хороши для прогулок, шопинга, домашних дел на свежем воздухе, а если в офисе необязателен строгий дресс-код, в них можно отправиться даже на работу. Ткань, с которой футер сочетается на 100%, — это джинса любого оттенка.

Хорошая альтернатива спортивному костюму в теплое время года — комплект из джогеров и топа, который шьют из облегченного футера. Трикотаж с начесом или плотная «трехнитка» отлично подойдут даже для зимнего лука.

Детские комбинезоны, брючки и толстовки из футера позволяют без лишних хлопот создавать теплые многослойные образы. Нужна шапка и снуд на осень или весну? Для этого подходит и однотонный, и набивной трикотаж.

Платья и юбки свободного кроя из футера двунитки выглядят женственно и обеспечивают комфорт в носке.

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.

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

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.

Зоны футеровки

Огнеупорная футеровка типичных плавильных (раздаточных) печей для алюминия должна выдерживать большое разнообразие физических и химических воздействий . Различные зоны печи, которые имеют свои особенности эксплуатации, показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 – Зоны футеровки плавильно-раздаточной печи

В общем случае плавильные печи имеют трех четко выраженных зоны, которые различаются по условиям их эксплуатации :

• верхняя зона, в которой находятся горелки, и которая содержит горячую печную атмосферу.
• нижняя зона, которая находится в контакте с жидким алюминием.
• «шлаковый пояс» (belly band – “пузо”), которая примыкает к нижней зоне.

Футеровка в контакте с металлом, то есть в нижней зоне печи, изнашивается в результате:

• химических реакций алюминия с материалом футеровки,
• механического повреждения при чистке печи для удаления шлака со стен и подины печи и
• термических ударов, которые возникают при загрузке шихты.

Футеровка в верхней зоне печи подвергается воздействию

• повышенной рабочей температуры
• щелочных металлов
• термических ударов от открывания загрузочного окна.

Промежуточная зона печи («шлаковый пояс») должна выдерживать:

• все указанные выше воздействия как для нижней, так и для верхней зон печи из-за изменения уровня расплавленного алюминия
• высокие локальные температуры, которые могут возникать при применении флюсов (например, экзотермических флюсов – см. здесь).