Огнеупорные плиты для печей: описываем развернуто

Теплоизоляция для печей и каминов

Сравнение теплоизоляционных материалов для печей и каминов

Рынок печей и каминов динамично развивается, каждый год появляются все новые материалы и технологии, при этом каждый из производителей позиционирует свой товар как уникальный и лучший. Менеджеры по продажам далеко не всегда могут ответить на эти вопросы, так как не обладают практическим опытом. Кому верить и что выбрать? Давайте обратимся к цифрам, которые указывают сами производители. Собрав их вместе, мы сможем наглядно сравнить те или иные материалы и определить, какой из них и для чего использовать.

Прежде чем начать рассуждать, давайте определимся с тем, для чего мы используем теплоизоляционные материалы: создание противопожарных перегородок для печей-каминов/каминофенов, создание термопакетов и коробов для каминов, изоляция перекрытий, создания проходных стаканов для банных печей-каменок с туннельной топкой.

Еще одно небольшое уточнение – данная таблица скорее характерна для Санкт-Петербурга и частично для Москвы. В регионах ситуация может выглядеть иначе – более распространенными станут те материалы, которые у нас редко встретишь. С другой стороны, таблица отражает некую тенденцию: есть 3 блока теплоизоляционных материалов – минеральная вата, вермикулит и плиты из силиката кальция. Минерит не в счет, но об этом чуть позже.

– его нельзя очень близко прислонять к металлическим топкам, а уж тем более вплотную, так как клей не выдерживает температуры и начинает пахнуть;

– большое недовольство вызывают летающие микрочастицы. Да, многие научились минимизировать их число, вставляя вату в каркас, но далеко не всегда это возможно. Проклеивание швов скотчем бесполезено из-за того, что его клей тоже не выдерживает температуру;

– последнее время все чаще стали попадаться некачественные листы – фольга, по сути, не приклеена вообще;

– для работы с ватой необходимо создавать жесткий каркас из металлических профилей.

Несмотря на эти недостатки, минеральная вата еще очень долго будет использоваться повсеместно при строительстве каминов, однако надо понимать, что она требует опыта и различных хитростей,чтобы минимизировать ее слабые стороны.

Несмотря на цену и относительную доступность, плиты из вермикулита не получили широкого распространения. Да, его используют некоторые производители для футеровки топок(Nordpeis) или делают “отбойники”(Brunner), плитами Scamolex можно отремонтировать открытый камин, но среди монтажников он не пользуется большим спросом. Предположу, причина в высокой теплопроводности по сравнению с другими материалами.

Третью и очень большую группу занимают плиты из силиката кальция. Основные производители расположились в Европе, однако на рынке встречаются изделия из Китая и России. На форумхаус проводилось небольшое домашнее исследование: “Тестируем материал SuperIzol(сейчас называется Scamotec225). Домашний тест: после нагрева 3-х сантиметровой плиты в течении 1 часа 40 минут, на газовой горелке бытовой плиты, температура пламени горелки 1100 градусов, температура на обратной стороне плиты составила 106-108 градусов. Материал побелел на глубину 1,5 см, в месте нагрева стал более хрупким. Дошли руки и до материала Promasil 950 KS из силиката кальция.

Нагрев в течении 1ч 40 мин, температура на обороте 122 градуса. Протестирован материал вермикулит: нагрев 1 час 40 минут, температура на внешней стороне листа в 3 см – 162 градуса.

Изменения после остывания материалов.

1. Суперизол в месте нагрева изменил структуру, стал похож на мел, уплотнился и стал очень хрупким.

2. Промасил слегка изменил цвет, других изменений не обнаружено.

3. Вермикулит остался без изменений”.

Данный тест, несмотря на то, что для материала были использованы критические нагрузки, реальная область применения в каминах до 500 °С, хорошо показал, что именно за силикатом кальция будущее. Он удобен в использовании, экологичен, гипоаллергенен, Silca предлагает большой выбор сопутствующих товаров для своих плит. Наверное, единственный существенный недостаток – цена. Если для среднестатистического сборного камина вы потратите порядка 10000 рублей на вату, профиля и гипсокартон(магнезит), то для плит силиката кальция эта цена будет в 3-5 раз больше.

Многие, кто занимается установкой печного оборудования, в недоумении – что здесь делает Минерит? Да, появился он здесь не случайно. Мне неоднократно приходилось видеть, как из него делают противопожарные перегородки для печей-каминов/каминофенов и проходные стаканы для банных печей-каменок. Что потом получается, можно увидеть здесь

Минерит выдерживает температуру всего в 150 °С, потому его использование должно быть крайне осторожно

История

Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей.

Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России — приблизительно в середине XVII века. При Петре I значительное количество такого кирпича делали из подмосковных глин. На протяжении первой половины XIX вв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Конечно, это пагубно влияло на производство, так как затормаживало работу и распыляло промышленный потенциал, однако из-за аграрной направленности страны эта проблема не решалась в течение долгого времени. Промышленная Европа, претерпевшая к XIX веку индустриальный переворот, имела в своём распоряжении вовсю работающие огнеупорные заводы, основанные ещё в период Наполеоновских войн. По данным БСЭ, первое специализированное производство огнеупоров было организовано в Германии в 1810 году.

С резким развитием промышленности и выдвижением класса буржуазии на решающие политические и общественные роли, Российская империя интересуется уже не кустарным производством огнеупорных материалов, а специализированной ветвью, которая должна быть основой огнеупорной промышленности. Первыми шагами в данном вопросе стало создание первых заводов: Белокаменский огнеупорный завод в Брянцевке (ныне г. Соледар) (1893 г.) и огнеупорный завод в Латной (1897 г.) имеющие узкую огнеупорную специализацию.

Производство огнеупоров в бывшем Советском Союзе сосредоточено в трёх основных промышленных районах: Южном (Белокаменка, Часов Яр), Центральном (Подольск) и Уральском (Первоуральск, Богданович).

На сегодняшний момент, наличие огнеупорной промышленности и качество огнеупоров в той или иной стране характеризует степень её индустриализации. Из более 212 стран мира, огнеупорная промышленность имеется только в 35 странах. Более половины мирового производства приходится на долю СНГ и США.

Сферы применения

Все виды огнестойких материалов повсеместно используются в промышленной сфере. Они задействованы в цветной и черной металлургии – на эту сферу приходится порядка 60% изделий из жаростойких материалов в целом, а также в изготовлении керамики и стекла. Огнестойкие составы являются основой для изготовления кислото- и теплоизоляторов. Ими облицовывают производственные печи, а также другие установки с открытым пламенем.

В быту такие изделия нашли применение при обустройстве каминов и печек, мангалов и дымоходов. Эти отделочные материалы получили широкое распространение при возведении и обустройстве зданий. Они применяются при выполнении обивки потолков и стен в помещениях. Подобное решение многократно повышает пожарную безопасность конструкции, поэтому их используют в сооружениях с повышенными требованиями по ППБ.

Важно иметь в виду, что большая часть строительных огнестойких материалов не могут противостоять возгоранию, поэтому могут гореть. Выделяют жаростойкие и огнеупорные изделия

Последние могут длительное время выдерживать источник открытого пламени на близком расстоянии – они широко востребованы при строительстве бань и саун.

Характеристики

В основе шамотных огнеупорных изделий содержится глина, обожженная до стадии спекания, обусловленного полным испарением воды и реструктуризацией частиц.

Состав глинистого сырья может в некоторой мере варьироваться, главный технологический прием – прокаливание при температуре около 1500 ℃ – остается неизменным при изготовлении всех видов шамото-огнеупорной продукции. В зависимости от степени прокаливания сырьевая смесь может содержать около 25 % или 10 % воды.

При изготовлении плит шамот смешивается с огнеупорными глинами, содержащими большую концентрацию оксидов алюминия; затем смесь подвергается спеканию во вращающихся печах, полусухому прессованию на ленточных вальцах, формованию и высушиванию.

Популярность плит объясняется совокупностью следующих достоинств:

• способностью длительно выдерживать температуры до 1650 ℃;
• возможностью сохранения эксплуатационных свойств при многократном охлаждении и нагревании;
• небольшие показатели теплопроводности, позволяющие отдавать тепловую энергию постепенно;
• инертность к влиянию агрессивной среды.

https://youtube.com/watch?v=KXpTxrPt3GM

Шамотные огнеупорные изделия можно применять в химических цехах, металлургических комплексах, стеклодувных мастерских, предприятиях по производству изделий литьем из любого сырья.

Как аккуратно нанести жаропрочный герметик

Чтобы было удобно производить работу по ремонту печи или дымохода с помощью герметика, нужно подготовить некоторые инструменты и материалы.

Итак, потребуется:

• Строительный монтажный пистолет или шприц.
• Резиновый шпатель.
• Канцелярский нож.
• Газовая горелка и, соответственно, заправленный баллончик для нее.
• Герметизирующий состав в картридже.
• Малярный скотч.
• Резиновые перчатки.

В том случае, когда приобретается паста в тюбике, не потребуется строительный шприц, а при использовании термостойкого герметика – не нужно готовить к работе горелку и газовый баллон.

Герметизация швов между кирпичами требует особой аккуратности

При нанесении герметика на поверхности, особой аккуратности требует заполнение швов или трещин, тем более, если необходимо сохранить аккуратную внешность кладки, выполненной «под расшивку»

Для качественного проведения подобных работ целесообразно принять во внимание парочку советов опытных мастеров:

Чтобы не испачкать герметиком поверхность кирпичной кладки, разумным решением будет заклеить ее малярным скотчем, оставив только просветы по линии заделываемых швов

Чтобы герметик не попал на поверхности кирпича и, а заполнил только трещину или шов, поверхности можно заклеить малярным скотчем нужной ширины. Скотч приклеивается по линии шва, затем зазор заполняется герметизирующей пастой, примерно на один сантиметр в глубину.  При необходимости, герметик разравнивается резиновым шпателем и можно не бояться, что темный состав испачкает поверхность стены. После схватывания пасты, скотч снимается. Этот способ позволит сохранить швы в своей первоначальной ширине и не испортить темной пастой аккуратный облик кирпичной кладки.

Носик тубы обрезают так, чтобы отверстие получилось немного скошенным, а его диаметр – несколько меньше ширины заделываемых швов

Можно решить эту проблему и по-другому, без использования скотча. Для этого при подготовке тубы к работе не стоит сразу срезать её носик по максимуму. Кроме этого, срез нужно сделать под небольшим углом и так, чтобы отверстие было по размеру на 2÷3 мм меньше ширины шва — это поможет контролировать количество выдавливаемого герметика. Правда,  при таком подходе остается риск случайного попадания состава на поверхность кирпича, так что однозначно использование скотча – оптимальное решение.

Приняв во внимание указанные рекомендации, можно переходить непосредственно к процессу нанесения герметизирующего состава. Работы производятся в следующем порядке:. Первым шагом с помощью острого ножа с картриджа срезается герметичный колпачок, закрывающий тубу

Первым шагом с помощью острого ножа с картриджа срезается герметичный колпачок, закрывающий тубу.

Этот колпачок срезается полностью, на всю его ширину

• Далее, на него накручивается носик, который уже обрезается так, как было рекомендовано выше
• Следующим шагом туба устанавливается в монтажный пистолет, который готовится к работе в соответствии с особенностью его конструкции.

В работе с монтажным пистолетом необходимо опираться на инструкцию по его применению – здесь могут быть различия

Далее, перед тем, как нанести герметик в шов, трещину или просвет между кирпичом и чугунной деталью, поверхность нужно тщательно подготовить:

— Очистить от пыли и грязи.

— Слишком гладкую поверхность нужно обработать наждачной бумагой для повышения адгезии, а затем снова очистить.

— После этого поверхности обезжиривают и полностью просушивают. Чтобы ускорить этот этап работы, можно использовать для сушки строительный фен.

Заполнение шва между кирпичами жаростойким герметиком

• Когда поверхность будет сухой, можно приступать к заполнению зазора герметизирующей смесью.
• Далее, если для герметизации использовалась жаростойкая паста, то ее оставляют сохнуть на некоторое время. На упаковке обычно указывается точная продолжительность периода просушки герметика до возможности начала следующего этапа работ. Обычно этот срок — около суток.

После оговоренного инструкций отвердевания состава, его рекомендуется обжечь пламенем газовой горелки

Завершающим шагом идет обжиг отвердевшего слоя герметика с помощью портативной газовой горелки. После проведения такой обработки, материал в ходе эксплуатации будет способен выдерживать температуру до 1500 градусов.

Безусловно, для примера был показан только один из предлагаемых в продаже герметиков. Для других составов возможны некоторые отличия в технологии нанесения. В любом случае, необходимо внимательно изучать инструкцию, прикладываемую производителем.

Формы и размеры

Огнеупорные материалы предлагаются в разных формах и размерах:

• клиновые либо прямые – могут иметь малые, нормальные или крупные размеры;
• фасонные, простые, а также сложные – с массой свыше 60 кг.

Наибольшую востребованность получили листовые панели. Их функциональное предназначение зависит от габаритов и набора эксплуатационных характеристик продукции. Они незаменимы для футеровки котельных, домашних каминов, печных блоков, является теплоизоляционным для колонок, котлов, а также отопительных систем в банях и саунах. Выполняют роль защитных экранов и повышают производственный эффект оборудования в целом и его отдельных частей.

Формовочная и порошкообразная продукция актуальна в приборостроении. Она решает задачу регулировки эксплуатационного режима в соответствии с ТУ. Неформованное сырье идет на изготовление одежды сотрудников литейных цехов.

Область применения

Из стекловолокнистых, асбестовых тканей изготавливают противопожарные полотна/кошмы, являющиеся эффективным подручным средством тушения небольших по площади очагов возгорания на пожароопасных производствах, в ходе проведения огневых работ.

Кремнеземные, базальтовые тканевые, нетканые материалы применяют:

• Для теплоизоляции теплогенерирующих агрегатов, трубопроводов, в том числе транспортирующих горючие жидкости. Например, для трубы подачи топочного мазута в котел тепловой электростанции.
• Для потоковой фильтрации, в качестве заполнения огнепреградителей при транспортировке горючих жидкостей.
• В качестве огнестойких тепловых экранов в металлургических цехах, газоэлектросварочных производственных участках.
• При производстве рулонных противопожарных штор, экранов, занавесов.
• В строительстве, в качестве негорючих воздухопроницаемых мембран, покрытий утеплителей перекрытий; ветрозащиты, пароизоляции крыш, фасадов зданий.

Арамидные, углеводородные ткани, будучи менее стойкими к огню, более дорогими по сравнению с кремнеземными, базальтовыми стекловолоконными материалами, реже, но также используются как вставки, элементы при производстве спецодежды, в технических производственных целях.

Фактура огнестойких тканей для штор

Так какой же выбрать?

Данный обзор опубликован, чтобы облегчить выбор герметика или клея, наиболее подходящего к вашей ситуации. В нем собраны герметики и клеи разных производителей и ценовых категорий, по мере уменьшения популярности составов

Приложением к обзору будет небольшое напоминание о том, на какие свойства клея и при каких обстоятельствах следует обращать внимание в первую очередь. Так, если нужно наклеить всего лишь жестяной экран на радиатор отопления — нет смысла использовать клей с прочностью на разрыв в 100 кг — таких нагрузок точно не будет

В данном случае лучше обратить внимание на долговечность и устойчивость к внешним воздействиям. Также нет смысла устранять течь в радиаторе любимой машины герметиком, рассчитанным на 1500°С. Сейчас будет приведен небольшой перечень основных свойств герметиков и клеев, который поможет немного разобраться, на что же стоит обращать внимание.

Виды высокотемпературных клеев и термостойких герметиков

Характеристики термостойких клеев

Для термостойких клеев основным качеством является, конечно же, сама термостойкость, то есть сохранение своих свойств при перепадах температуры. Следующая не менее важная характеристика — уровень прочности. За ними идет адгезия, у разных клеев и герметиков, с различными материалами она отличается

Далее, в зависимости от условий эксплуатации, обращаем внимание на устойчивость к агрессивным веществам, погодным условия и механическим воздействиям. Также немаловажную роль порой играет время застывания, которое обычно указано на упаковке

Виды термостойких клеев

Все клеи по своему составу делятся на 2 основные группы — натуральные и синтетические. В состав натуральных входят элементы из групп силикатов и карборанов. Синтетические же включают в свой состав различные полимеры. Синтетические клеи часто бывают двухкомпонентными и состоят из непосредственно клея и отвердителя (вещества, активирующего полимеризацию).

• на основе эпоксидных полимеров — сохраняют свойства в течении 30 000 часов при температуре до +150°С, подходят для склеивания практически любых материалов;
• на основе кремнийорганических соединений (силиконов) — сохраняют свойства в течение 2000 часов при температуре до +400°С, подходят для ремонта каминов, печей и дымоходов, а также используются при ремонте двигателей автомобилей и герметизации различных узлов и агрегатов. работающих в высокотемпературном режиме;
• на основе борорганических соединений (карборанов) — до 1000 часов при температурах +600°С и выше, используются преимущественно при ремонте печей, каминов, дымоходов и прочих подобных сооружений, но некоторые виды таких клеев все же нашли применение и в прочих сферах;
• неорганические — небольшой промежуток времени до 2000°С, при более низких температурах — неограниченно долго, применяются преимущественно в сооружениях, использующих открытое пламя.

Характеристики термостойких герметиков

Как и для клеев, для герметиков столь же важны термостойкость, прочность и степень адгезии. Только, в отличии от клеевых составов, для которых этот критерий менее важен, чем прочность, герметики должны обладать еще и эластичностью и упругостью. Качественные составы должны сохранять ее на протяжении всего срока эксплуатации и не терять от воздействия температур, погоды и прочих воздействий.

Виды термостойких герметиков

• термостойкие имеют рабочую температуру до +300°С;
• жаропрочные герметики способны сохранять свои качества при температурах до +1200°С.

Герметики, как и клеи, можно разделить на натуральные и синтетические. Разделение это происходит по тому же принципу, что и у клеев — в зависимости от входящих в их состав компонентов.

В дополнение к сказанному, хочется пополнить наш обзор еще несколькими позициями клеев и герметиков, незаслуженно забытых жестокой статистикой, но по праву заслужившими места в верхних строках нашего списка.

Плюсы и минусы

Наиболее частой областью применения термостойких герметиков являются высокотемпературные соединения печей, каминов, котлов, дымоходов, а также их применяют для ремонта различных систем внутри автомобильной и другой техники.

Как и любой продукт, термостойкие герметизирующие материалы имеют свои достоинства и недостатки.

Положительные свойства.

• Рабочий режим использования жаростойкого герметика составляет диапазон от 1200 до 1300 градусов, однако его состав способен на короткий промежуток времени выдержать повышение рабочей среды до 1500 градусов.
• Использование термостойких герметизирующих составов универсально – они подходят практически для любых поверхностей, нужно лишь правильно подобрать тип герметика.

• Производители силиконовых герметиков в настоящее время выпускают продукцию с разнообразным цветовым спектром, что значительно упрощает покупателю задачу при выборе.
• Термостойкие герметики, имеющие в своем составе силикат натрия, в настоящее время успешно вытесняют с рынка асбестовые изделия, которые во всем мире признаны канцерогенами
• Использование герметика дает возможность увеличить степень защиты от возгорания конструкций и сооружений. Нередко герметики применяют при монтаже вентиляционных каналов, обустройстве теплого пола, монтаже дверных полотен.

Отрицательные свойства.

• Подавляющее большинство высокотемпературных герметиков имеет в своем составе оксид железа, поэтому при контакте с рабочими поверхностями в процессе полимеризации способны их окрасить в ржаво-коричневый цвет, что в определенных условиях нежелательно и выглядит не вполне эстетично.
• Силикон, входящий в состав герметика, не позволяет наносить на герметизирующий слой краску – она не держится на нем. Это не всегда удобно, например, при ремонте автомобиля.

• Герметик, имеющий в составе силикон, высыхает со скоростью приблизительно 2-3 миллиметра в сутки. Толстые швы могут не застыть внутри и вовсе, так как для процесса полимеризации важен доступ воздуха.
• Работать с термостойкими герметиками можно только при температурах выше нуля, низкие температуры при монтажных работах приведут к плачевным последствиям ввиду нарушения технологии полимерного процесса.

Применение термостойких герметиков требует точного соблюдения инструкции, указанной производителем, а также соблюдения всех нюансов, которые нужно знать и понимать об этом материале для того, чтобы избежать досадных ошибок.

Производители и поставщики огнеупорных материалов

Среди мировых производителей, предлагающих термостойкие и огнеупорные материалы для промышлености и бытовых целей, можно выделить компании:

• Calderys;
• RHIRefractories;
• Magnesita Refratarios.

Для массового строительства на российском рынке применяют кирпич отечественного производства и другие огнеупорные материалы, которые практически не отличаются от иностранных аналогов, а иногда и превосходят.

Среди крупных отечественных производителей можно отметить:

• ООО «Сухоложский огнеупорный завод»;
• ОАО «Голицынский керамический завод»;
• ЗАО «Борский силикатный завод»;
• ООО «Кирпичный завод «Новомосковскогнеупор»;
• АО «Боровичский комбинат огнеупоров».

Область применения

Огнеупорные неформованные материалы, штучные изделия, благодаря набору востребованных учеными, специалистами проектных, строительных организаций, производственных предприятий, применяются в различных отраслях производства, науки:

• в стекольной, цементной промышленности;
• в металлургии черных, цветных металлов;
• в энергетике;
• в авиа, ракетостроении как при создании двигателей, так и в качестве защитных сверхтермостойких покрытий;
• в атомной промышленности;
• в производственных, учебных лабораториях – муфельные печи, огнеупорная посуда.

Розлив металла в огнеупорные ванны

Так, неформованные огнеупоры используют для создания, ремонта защитных покрытий – футеровок:

• Промышленных печей нагрева, обжига сырья – высокоглиноземистые смеси, шамот.
• Печей для производства кокса – обмазки.
• Ковшей для розлива стали, чугуна – магнезиальные, кремнеземные, высокоглиноземистые, массы.
• Электроиндукционных печей – периклазовые, корундовые торкрет-массы.
• Мартенов, дуговых печей – огнеупорные металлургические порошки.

Формованные огнеупоры, в виде различных по форме, толщине, размерам штучных изделий, используют следующим образом:

• Для выкладки подовых оснований, возведения стойких к высокой температуре стен, сводов, других элементов металлургических печей, конвертеров по выплавке черных, цветных сплавов, котлов ТЭЦ.
• Для создания надежной футеровки реакторов АЭС.
• Для защиты нагреваемых до сверхвысоких температур рабочих поверхностей двигателей самолетов, ракет.

При использовании штучных изделий в ходе выполнения защитных покрытий, возведения футеровочных кладок различного по назначению оборудования швы между ними тщательно, по всему объему заполняют неформованными огнеупорными материалами, обеспечивая целостность, а после первичного обжига в процессе эксплуатации – монолитности защитного слоя.

Кроме того, неформованные огнеупоры наносят сплошным слоем на кладки из штучных изделий, повышая толщину, следовательно, теплоизоляцию, огнестойкость такого «пирога»; а также на несущий конструктив зданий, сооружений, выполненный из металла, обеспечивая надежную, многочасовую огнезащиту металлических конструкций; а также заводских, монолитных конструкций из железобетона на особо важных пожароопасных объектах защиты.