Футеровка печи: что это такое и как сделать своими руками?

Что такое «футеровка»?

Футеровка печи — это устройство облицовочного слоя на внутренних плоскостях топочного отдела, находящихся в постоянном контакте с открытым огнём.

В его функцию входит защита внешних стен от повреждений термического, механического, химического или физического характера.

Футерование выполняют не только для отопительных устройств бытового назначения, такую технологию применяют при изготовлении металлургических плавильных печей, паровых котлов, ковшей и т. п.

Кроме огнезащиты, жаростойкий материал выполняет теплоизоляционную функцию — снижение потерь тепла. Однако, здесь существует некоторая опасность: слишком толстый слой футеровки приведёт к снижению КПД прибора, так как потоки тепловой энергии будут «улетать» через дымоотвод на улицу, а не распространяться внутрь помещения.

Что же кроется под термином «футеровка»?

Футеровка — это облицовка внутренних поверхностей камер печи, постоянно контактирующих с открытым огнем. Задача этого облицовочного слоя — осуществлять защитные функции, предохранять внешние стенки от всевозможных термических, механических, химических и физических повреждений. Футеровку делают для защиты не только бытовых отопительных приборов — в горно-металлургической промышленности такая технология широко используется в мощных плавильных печах различной конструкции.

Кроме защитной функции, жаростойкие материалы, которыми облицованы внутренние поверхности топки, значительно снижают тепловые потери. Однако, здесь есть и «обратная сторона медали» — очень важно правильно рассчитать толщину футеровки, иначе стенки печи будут плохо прогреваться. А тепло будет просто уходить в дымовую трубу, а не в комнаты дома. Коэффициент полезного действия печи может существенно понизиться, что приведет к ощутимому возрастанию затрат на топливо, так как его потребуется слишком много, чтобы прогреть толстые стенки топочной камеры.

Назначение футеровки печи

Способов производства конкретных видов только печных футеровочных работ существует множество. Типов футеровочных материалов – не менее, и все время разрабатываются новые. Однако все это разнообразие можно разбить в общем на 4 класса по назначению футеровки, составу материалов и особенностям производства работ:

1. Футеровка больших промышленных печей различного назначения;
2. Футеровка топок и др. жаровых частей бытовых кирпичных отопительно-варочных печей;
3. Футеровка малых металлических печей, бытовых и технологических, применимых вне производственных условий;
4. Футеровка индукционных печей, как производственных, так и малых.

Большие промышленные

В всех больших промышленных печах назначение футеровки – уменьшить теплопотери и воздействие высоких температур на корпус (кожух) печи. В обжиговых печах футеровка служит еще теплоаккумулятором, обеспечивающим оптимальный режим обжига (плавное нарастание температуры), а также инфракрасным (ИК) излучателем, равномерно прогревающим обжиговую камеру.

Гораздо сложнее задачи футеровки металлоплавильных печей. Она и здесь должна хорошо излучать ИК, чтобы сильнее греть шлак. Качественный металл выплавляется только тогда, когда слой расплавленного шлака нагрет существенно сильнее жидкого металла. Но в то же время футеровка промышленных печей для выплавки металла не должна смачиваться расплавленным шлаком и самим металлом, быть химически инертной по отношению к ним и не выделять вы расплав вредных примесей. Дополнительно – быть прочной, чтобы выдерживать свой собственный огромный вес, т.к. экономическая эффективность металлоплавильных печей растет с увеличением из размеров. Поэтому, напр., для футеровки различных частей доменных и сталеплавильных печей используется не менее 7 видов футеровочных материалов (см. рис.).

Отопительные характеристики футеровки

С точки зрения отопительных свойств заводская футеровка не столь заметно влияет на мощность и КПД камина, чтобы от этого отталкиваться при выборе материала.

Если же пытаться сделать футеровку самостоятельно, то можно значительно изменить характеристики камина, получив нежелательный эффект.

Производители рекомендуют шамот и керамику для увеличения продолжительности топки. Эти материалы дольше разогреваются и дольше отдают тепло, чем сталь.

Светлая керамическая футеровка топки Acaminetti FLAT 150*50

Какой материал подходит для защитной облицовки ковша?

Очень важно выбрать наиболее подходящий материал футеровки, который будет являться долговечным и прочным. Именно от его износоустойчивости будет зависеть и надежность самой защитной облицовки, и продолжительность службы ковша

В число оптимальных вариантов для защитной облицовки ковшей входят плиты CDP. Они очень прочные и надежные. Кроме того, они имеют следующие плюсы:

• простое и быстрое крепление;
• выбор плит разных размеров;
• простота их вальцовки;
• возможность приобрести их в нашей стране, что намного быстрее и выгоднее, чем заказ из-за рубежа.

Вот сколькими преимуществами обладает качественная футеровка. Что это такое, некоторым, к сожалению, становится известно довольно поздно.

Полимеры/ПЕ

К достоинствам полимерной футеровки можно отнести:

• быстроту.
• легкость материала.
• устранение налипания.
• герметичность поверхности.

А безопасность материала позволяет его использовать для создания резервуаров пищевой промышленности.

Применяется для:

• конструкций кузовов транспортирующих машин.
• различных емкостей и бассейнов, септиков.

Полиуретан/ПУ

Ввиду высокой стойкости, его используют для гуммирования антикоррозионной поверхности в металлических конструкциях, кирпичных строениях (в роли гидроизоляции).

После футеровки PU, конструкция становится изолирующей благодаря свойствам беспористости материала. К тому же вещество обладает такими свойствами, как:

• прочность,
• эластичность,
• стойкость к УФ лучам.

Применяется для ящиков и течек, ковшей погрузочных машин, кабин самосвалов, скипов, бетоносмесителей, трубопроводов, гидроциклонов и скрубберов, электроцентробежных насосов, днищ грохотов в:

• производства военной и морской техники;
• горнорудной, нефте- и газодобывающих промышленностях;
• разрешен к использованию на заводах пищевой отрасли.

Полиэтилен/ПЭ

Если основная проблема — не поломка оборудования, а налипание сырья, то отличным выбором для гуммирования станет PE.

Ввиду идеально гладкой плоскости полиэтиленовых листов, а также маленького показателя сцепления и хорошего крепления, скольжение материала происходит без труда и прилипание становится невозможным.

Применяется для футеровки:

• бункеров,
• желобов,
• резервуаров для разгрузки,
• кабин грузовиков,
• загребных лопастей,
• воронок в машинах, различных емкостях и элеваторах.

В сравнении с прочими облицовочными материалами, футеровка из полиуретана в среднем служит в 5-6 раз дольше.

Особенности использования некоторых материалов для футеровки печей

У начинающих печников возникают вопросы не только о том, какие материалы используются для футеровки, но и как их правильно применить. Об этом и нужно сказать несколько слов.

Корунд или керамика

Плотный и твердый материал, устойчивый к агрессивным химическим веществам. Очень прочный и долговечный. Из минусов муфельных печей с керамической камерой отметим:

• Значительные временные затраты на достижение нужной температуры нагрева.
• Увеличенная мощность.
• Стоимость, вполовину выше, чем муфеля из волокна.

Волокно

Изготавливается из оксида алюминия, обеспечивает очень быстрый прогрев. Недостатками считается невозможность работать с образцами, содержащими жидкости. Выделяемые пары и газы могут привести камеру в негодность. Кроме того, алюминиевые волокна считаются очень хрупкими и требуют бережного обращения. После повреждений или износа поверхности внутри муфеля дальнейшая его эксплуатация невозможна.

Керамическое волокно

Сочетает в себе лучшие качества двух вышеописанных материалов. При меньших затратах мощности нагрев происходит намного быстрее. Материал также характеризуется средней устойчивостью к разным химическим реактивам.

Муллито-кремнеземистые материалы

Их прочность схожа с шамотом, однако, по сравнению с кирпичами, вес муллито-кремнезема намного легче. Внешние физические воздействия не нарушат целостности поверхности камеры. С химическими веществами взаимодействуют наравне с керамическим волокном – возможные разрушения происходят не сразу, позволяя исправить ситуацию.

Плюсы данного материала:

• Ускоренный нагрев.
• Длительность эксплуатации оборудования.
• Доступная цена.

Муллито-кремнезем продается в рулонах, так что легко приобрести нужное его количество, не переплачивая

Как видим, ни одна печь без футеровки не строится, поскольку защитная облицовка предназначается как для сбережения теплоэнергии, так и для предотвращения повреждений внутренней камеры. Несмотря на разнообразие материалов, использующихся для создания печей, для каждого из них можно подобрать подходящий футер.

Футеровка печи обжига небольшого размера не является отдельно стоящей задачей, поскольку весь муфель выполняет защитную функцию. При соблюдении всех правил создания лабораторных и бытовых приборов нагрева, их функциональность будет на уровне магазинных электропечей.

Плюсы и минусы различных материалов для футеровки

В небольших лабораторных конструкциях огнеупорные материалы для футеровки печей занимают все пространство рабочей камеры. Рассмотрим каждую разновидность подробнее и перечислим их достоинства и недостатки.

Чем резина лучше металла?

Резина обладает множеством уникальных качеств: она не поддается коррозии, имеет хорошую способность к амортизации, а также превосходные антифрикционные показатели. Исходя из этого, можно утверждать, что данный материал практически по всем параметрам превосходит металл. Какие еще преимущества имеет резина?

Она долго сохраняется в отличном состоянии, а значит, может служить на протяжении длительного времени. Резиновую защитную облицовку можно использовать в 1,5-2,5 раза дольше, чем металлическую. Вот насколько хороша такая футеровка. Что это такое, знают многие люди, работающие на производстве.
Такая футеровка очень просто монтируется и разбирается. Это значит, что коэффициент готовности агрегата является высоким. На сборку и демонтаж резиновой защитной облицовки времени отводится в 3-4 раза меньше

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

В таблице приведены свойства некоторых огнеупорных материалов

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.

Наша справка: отсутствие зазора между металлической стенкой печи и футеровкой приводит к разрушению футеровки.

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.

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.

Футеровка печи своими руками

Из шамотного кирпича:

• Работая с кирпичной или металлической печью, следует делать небольшой отступ от внутренних топочных стенок, чтобы предотвратить преждевременное разрушение защитной кладки.
• Все швы тщательно замазываются раствором, а между футеровкой и стенкой печки укладывается строительная вата.
• Кирпичи кладутся ложковой частью, чтобы обеспечить правильную толщину футеровки. Если защитный ряд будет толще, КПД снизится, так как стенки печи не смогут достаточно прогреваться.

Из каолиновых пластин:

• Рассчитывается количество пластин, требуемых для укладки. Толщина одного листа — 7 мм, поэтому перед расчетом учитывается расширение металла или глины в процессе эксплуатации.
• Пластины закрепляются металлическими болтами, отверстия для креплений делаются заранее.
• Покрывать топливную камеру пластинами нужно строго снизу вверх: дно, боковые стенки, потолок.

Обмазка внешней стороны печи:

• Замешать раствор из сухой шамотной смеси и разбавить водой до состояния тягучести, по консистенции схожей с клеем.
• Как только котел полностью покрыт огнестойким раствором, следует растопить печь, чтобы произошел обжиг нанесенного слоя.

Набор инструментов для работы:

• Болгарка для аккуратной резки кирпича.
• Линейка-уровень.
• Емкость для смешивания раствора.
• Мастерок.

Со временем даже качественная футеровка печи начинает разрушаться. Чтобы снизить количество ремонтных работ, следует раз в год проверять целостность защитного слоя внутри топки или внешнюю футеровку котла. Образовавшиеся трещины замазываются раствором из глины и обжигаются. Самостоятельно выполнить футеровочные работы под силу каждому человеку, даже не имеющему навыков печника, но проконсультироваться у специалиста будет не лишним. Если все же нет уверенности в своих силах, обратитесь за помощью к профессионалу.

Футеровка обязательна для каждой печи: домашней, банной или производственной. Защитный слой сохранит печь от преждевременного износа, увеличит теплоотдачу и снизит риск возникновения аварийных ситуаций. А имея под рукой нужные инструменты и материалы, футеровку несложно сделать самостоятельно.

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.

Способы выполнения

Футеруют топочные бункеры, в зависимости от стройматериала изготовления основной конструкции, несколькими способами:

• устройство облицовочного слоя из материалов с низким коэффициентом теплопроводности: шамотного кирпича или специальных панелей. Выполнить эту работу можно как в процессе сооружения печки, так и после завершения её строительства;

• монтаж защитных экранов, отражающих тепловое излучение. Применяется для футеровки металлических печей — каменка, которыми оборудуют парные в банях. Применение теплоотражающих экранов для других конструкций отопительных агрегатов малоэффективно;
• покрытие изнутри стен топочного отдела жаростойкой смесью различного типа. Нанести состав на стены топки можно в любой момент — при постройке или в уже готовом агрегате

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.

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.

Варианты осуществления футеровки

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.

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.

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.

Футеровка по кирпичу

Футеровка топки кирпичной отопительно-варочной печи преследует 4 цели. Первая обычная: уменьшить термические напряжения на кирпичное строение и тем самым увеличить его срок службы и надежность. Вторая – повысить тепловую эффективность (КПД) печи. Шамот, наилучший материал для футеровки кирпичной печи, имеет меньшую теплоемкость, но большую теплопроводность, чем рабочий печной кирпич. В печи шамотная футеровка будет служить промежуточным тепловым буфером, быстро вбирающим в себя первый жар топлива и постепенно отдающим его телу печи; от этого уменьшится расход топлива и увеличится время теплоотдачи протопленной печи.

Третья цель – сделать печь пригодной для топки не только дровами, но и углем. Жар от каменного угля в начале топки им кратковременно сильный; если им постоянно топить дровяную печку, она довольно скоро пойдет трескаться. Шамотная футеровка «размазывает» тепловой удар от разгоревшегося угля по времени настолько, чтобы кирпичная печь выдерживала его долгие годы.

И, наконец, последняя цель: ремонт обветшавшей топки. Здесь применимы как штучные, так и листовые футеровочные материалы, а также пластичные составы для футеровки набивным способом, см. далее.

Нужно ли замачивать шамотный кирпич перед кладкой?

Даже у опытных печников нет однозначного ответа на этот вопрос. Однако, изучив физические свойства шамота, можно убедиться, что в некоторых случаях, перед тем, как сделать футеровку печи, увлажнять кладочный материал просто необходимо:

1. когда кладка ведётся бывшим в употреблении кирпичом. Во время предыдущего использования поры материала забились частицами пыли и кладочной смеси, и чтобы открыть капилляры в его структуре, кирпич замачивают. После того, как кирпич вынимают из ёмкости с водой, следует дождаться пока с него стечёт вся жидкость, а уже затем использовать для кладочных работ;
2. при возведении отопительного прибора в летний зной, а вот при повышенной влажности осенью или весной уже лучше кирпич не замачивать.

Причины необходимости футеровки в бытовых кирпичных печах.

Керамический кирпич плохо переносит прямое воздействие огня.

При продолжительном воздействии прямого огня кирпичная кладка разрушается.

Кирпич для футеровки

Футеровка отопительно-варочной печи может производиться кирпичом как керамическим огнеупорным (высокоглинозёмистым высокожженым, поз. 1 на рис.), так и шамотным, поз. 2. Клиновидные кирпичи применяются для кладки пода топки, чтобы создать на нем уклон к колосниковой решетке.

Керамический огнеупорный и шамотный кирпич для футеровки печей

Керамический огнеупорный кирпич так же и более стоек к внешним воздействиям, как и красный рабочий. Примерно такой же величины его теплоемкость, теплопроводность и модуль коэффициента термического расширения (ТКР). Так что экономии топлива футеровка керамическим кирпичом не даст, но сделает печку более стойкой к длительным перерывам в топке. Поэтому футеровать керамическим кирпичом нужно дачную печь, декоративный камин, печь в загородном доме и т.п. Форсировать топку такой печи (перетапливать ее) нельзя – предел жаропрочности керамического огнеупорного кирпича 1200-1300 градусов.

Шамотный кирпич марк ША и ШБ (ГОСТ 390-96) держит температуру до 1500-1700 градусов. Однако в холодной печи более пористый шамот быстро отсыревает и начинает выкрашиваться. Плотность шамотного кирпича больше, чем керамического (1,8-2 г/куб. см против 1,6 г/куб. см), и вес печи с шамотной топкой будет больше цельной кирпичной. Но шамот увеличивает экономичность печи (см. выше), поэтому шамотную футеровку целесообразно делать в печи, регулярно топящейся в холодное время года. Для ремонта топок и переделки их на дрова-уголь лучше использовать т. наз. шамотную плинфу (кирпич уменьшенной высоты, поз. 3 на рис.). Также плинфой удобно футеровать металлические печи совместно в листовыми материалами, см. далее.

Примечание: керамический огнеупорный и шамотный кирпичи в одной и той же футеровке несовместимы. Или то, или другое.

Кладочные растворы

Футеровку из керамического кирпича кладут на жаростойком печном растворе с пределом термостойкости не менее 1300 градусов. Использовать самодельные растворы не рекомендуется, т.к. механическая связность футеровочной кладки предельно мала, см. далее. Для шамотной кладки используется т. наз. шамотный мертель (не мергель!) – готовый сухой жаропрочный кладочный раствор, в который добавляют воды; на нем же можно класть и керамический футеровочный кирпич.

Мертель для футеровочной кладки можно приготовить самостоятельно, но дело это трудоемкое. Состав по объему сухой смеси – 92-95% шамотной крошки фракции 0,6-1,5 мм (можно из отходов шамотного кирпича); остальное – жароупорная глина. Лучше всего каолин; для дровяно-угольной печи пойдет и серая. Цветной оттенок недопустим: дающие его примеси (особенно железо и азот) делают футеровку крайне недолговечной.

Содержание связующего (глины) в зависимости от ее качества определяется экспериментально. В общем чем раствор более тощий (с меньшим содержанием глины), тем дольше продержится футеровка. Но и механическая связность (сцепление) раствора с кирпичом имеют не меньшее значение. Поэтому готовят несколько порций сухого раствора с содержанием глины через 0,5-1%. Воды добавляют чуть-чуть, лишь бы готовый раствор «мазался», поэтому огрехи кладки неисправимы.

Пробными составами соединяют пары кирпичей тычок в тычок, т.е. короткими узкими сторонами. «Слепляют» кирпичи на листе железа, т.к. соединять их нужно «в один тык», без сдвига. На кирпичах заранее выбивают метки, т.к. пробы далее будут обжигаться. Толщина шва – 0,5-1,5 мм; чем тоньше, тем лучше.

Далее пробы сушат 3-4 дня в тени при температуре не ниже +17 градусов. Потом осторожно, чтобы не распались, переносят в ходовую (исправную регулярно действующую печь); лучше всего прямо с листом железа. Обжигать в костре нельзя – нужная температура не будет достигнута. Греть паяльной лампой, газовой или жидкостной горелкой тоже – не получится равномерного нагрева.

В печи на пробы аккуратно накладывают топливо (лучше уголь), и печку как следует протапливают. Когда полностью остынет, пробы вынимают и двумя руками, чтобы какой-то из кирпичей не оказался на весу, поворачивают вертикально, перехватывают за верхний кирпич и слегка встряхивают. Из не распавшихся проб выбирают на самом тощем растворе (с наименьшим содержанием глины) – он и пойдет в дело.

Листовые материалы

Листовые огнеупорные материалы более всего подходят для футеровки металлических печей. Но и в футеровке кирпичной печи они могут найти применение. Особенно – в ремонтной без разборки печи. В топку домовой печи и обе руки-то с трудом просовываются; орудовать в ней с кирпичами порой просто невозможно. Кроме того, кирпичная ремонтная футеровка серьезно уменьшает объем топки; следовательно, и тепловую мощность печи. Но все печное строение (его размеры, масса, конфигурация, каналы, колпаки и пр.) рассчитывается на топку определенной мощности. Если ее мощность упадет ниже заданного  предела, печь потеряет эффективность: топлива будет пожирать больше, а греть хуже.

Наилучшая теплоизоляция – вермикулитовая (разновидность слюды). Изолирующие свойства вермикулита феноменальны: 30-мм плиту из него «не пробивает» и пламя автогена – с другой стороны ее можно держать рукой. Вермикулитовые плиты для футеровки выпускаются в т.ч. декоративными (дорогое, надо сказать, удовольствие): такими специальным клеем (см. далее) металлическая топка оклеивается изнутри (поз. 1 на рис.) и получается «как кирпичная» и на вид, и функционально.

Листовые футеровочные материалы для печей

В продаже есть и не декоративные вермикулитовые плиты подешевле (поз. 2); ими удобно футеровать металлические технологические печи, т.к. полезный объем рабочего пространства практически не уменьшается, а монтаж вермикулитовых плит вполне возможно осуществить своими руками, см. ролик:

Видео: монтаж футеровочных вермикулитовых плит

Но лучший листовой футеровочный материал для кирпичной печи – каолиновый картон, поз. 5. Он жаростоек, химически нейтрален, его ТКР средний между таковыми шамота и красного кирпича. Недостаток – мало пригоден для металлических печей, т.к. плохо клеится к металлу печными клеями.

Футеровку печи с использованием листовых материалов часто делают всухую – в проем под топку вставляют короб из базальтового или каолинового картона (слева на рис., и в нем выкладывают шамотную топку (в центре). Полезно короб делать с крыльями внахлест со 100% перекрытием (справа).

Футеровка топки кирпичной печи с использованием листовых термостойких материалов

По возведении печи до верха топки крылья короба заворачивают, подпирают плоским кружалом (деревянным щитом на подпорках) и склеивают печным клеем. Кружало убирают, когда печь построена полностью. Дополнительно о том, как производится футеровка печи с использованием листовых подкладочных материалов, см. напр. сюжет:

Видео: футеровка двухколпаковой печи

Разрабатывать самостоятельно футеровку топки печи без тщательных расчетов не рекомендуется: из-за разности ТКР материалов строение и футеровка печи могут взаимно разрушить друг друга. Если же такая необходимость есть, нужно придерживаться определенных правил. Главное из них: футеровка, строение печи и/или металлические закладные нигде, ни в одной точке не должны касаться друг друга. Везде нужен деформационный зазор 6-12 мм; проще всего обеспечить его прокладками из термостойкого картона, см. выше.

Собственно футерованная топка может быть сколь угодно сложной конструкции, поз. 1 на рис. Но в строении печи она должна быть плавающим ядром, не имеющим с ним механических связей, поз. 2. Если в печи несколько топливников (печь-камин напр.), они футеруются отдельно, поз. 3. Шамотные перемычки между отдельными топливниками могут стать фокусами (местами концентрации) больших термических напряжений, от которых вся печь придет в неисправность.

Как правильно и неправильно делается футеровка топки печи

По той же причине совершенно недопустимо выпускать из футеровки «усы» и т.п. зацепы, поз. 4, а также делать ее противолежащие стенки разной толщины, поз. 5. Топка с неравномерной по толщине футеровкой допустима, если ее стенки одинаковой толщины расположены симметрично относительно теплового фокуса топки (который в топках обычной конфигурации располагается на их продольной оси симметрии).

Далее, штучные материалы (кирпичи) нужно располагать постелями (широкими сторонами) внутрь топки и к ее стенками. Кирпичи монтировать лучше торчмя (вертикально): чем меньше горизонтальных швов придется не высоту топки, тем будет надежнее и дольше прослужит футеровка. И последнее правило – кладочные швы футеровки как можно тоньше. В футеровке промышленных печей толщина горизонтальных швов допускается не более 1,5 мм; вертикальных до 0,5 мм. Этих же норм весьма желательно придерживаться и в домовых печах; домашнему мастеру уложиться в них возможно, только пользуясь печным клеем.

Ремонтная футеровка

Футеровка топки существующей печи шамотным кирпичом

Футеровать не очень обветшавшую топку (мелкие щербины, выбоины, не сквозные тонкие трещины) в порядке ремонта проще всего набивным способом клеями, указанными выше. Здесь непреложное правило – клей везде один и тот же. Замазывать дефекты частично один клеем, а частично другим недопустимо! После исправления дефектов топливник изнутри промазывают слоем того же клея толщиной 1-2 мм, тщательно выравнивая его гладким шпателем. Если же топка обветшала сильнее, то ее придется облицевать внутри шамотной плинфой (см. рис. справа), чтобы уменьшить термические напряжения в поврежденном строении печи. Свод топки подправить таким способом можно опять-таки только на жаростойком клею (см. выше), но он часто представляет собой испод варочной плиты, что упрощает работу.

Футеровка доменной печи

Огнеупорная футеровка (кладка) доменной печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха от воздействия высоких температур и от контакта с жидким металлом и шлаком. В составе огнезащитных покрытий используются слоисто-пористые материалы и изделия на их основе, такие как вермикулит. Данный материал пожаробезопасен, имеет высокие показатели теплостойкости и огнеупорности, химически инертен, имеет высокие изоляционные свойства (то есть минимальную электропроводность).

Применяемые огнеупоры

Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высокоглинозёмистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют SiО2 и Аl2О3. Для доменных печей стандартом предусмотрено три сорта шамотных изделий с содержанием Аl2О3 соответственно не менее 43, 41 и 39 %; они отличаются повышенной плотностью и прочностью, высокой огнеупорностью (> 1750 °C), низким содержанием Fe2О3 ( 1730 °C), прочностью и плотностью. Кирпич может быть длиной 230 мм (нормальный) и 345 мм (полуторный). Применение кирпичей различной длины обеспечивает хорошее переплетение швов кладки. Высокоглинозёмистый муллитовый кирпич, применяемый для кладки лещади, содержит > 63 % Аl2О3 при огнеупорности > 1800 °C. Доменный карбидокремниевый кирпич содержит > 72 % SiC и > 7 % азота и отличается от огнеупоров на основе Аl2О3 и SiO2 заметно большей прочностью и теплопроводностью. Углеродистые блоки изготовляют из кокса и обожжённого антрацита с добавкой в качестве связующего небольшого количества каменноугольного пека. Длина блоков достигает 3-4 м, они прямоугольного сечения 400×400 и 550×550 мм. Блоки в комбинации с высокоглинозёмистым кирпичом больших размеров (400 × 200 × 100 мм) применяют для кладки самой нижней части печи — лещади. Швы между огнеупорными кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпича. Мертель — это порошок, состоящий из измельчённого шамота и огнеупорной глины. Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно-активных и клеящих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их пластичности. Для заполнения швов между углеродистыми блоками применяют углеродистую пасту, состоящую из кокса и смоло-пека. Зазор между блоками допускается не более 0,5 мм для вертикальных и не более 1,5 мм для горизонтальных швов.

Лещадь

Ранее лещади доменных печей выкладывали из качественного шамотного кирпича. Однако рост объёма печей и интенсификация плавки вызывали быстрое разрушение такой кладки. Поэтому в настоящее время лещади делают либо цельноуглеродистыми, либо комбинированными из углеродистых и высокоглинозёмистых огнеупоров. Применение углеродистых огнеупоров вызвано тем, что из-за их высокой теплопроводности снижается перегрев и вследствие этого уменьшается разрушение кладки лещади. В комбинированной лещади низ и наружную часть (стакан) выкладывают из углеродистых блоков, а внутреннюю центральную часть из высокоглинозёмистых муллитовых изделий, содержащих более 65 % Аl2О3. Высота лещади составляет ~ 5,6 м; это необходимо, поскольку за многие месяцы эксплуатации печи происходит разрушение кладки жидким чугуном, и в лещади образуется заполненная жидким чугуном полость, могущая достигать фундамента печи. С тем, чтобы уменьшить износ лещади, в современных печах предусматривают воздушное охлаждение её низа. Между низом лещади и пнём фундамента закладывают чугунные плиты толщиной 180 мм; в плиты залиты стальные трубки диаметром 140 мм, в которые вентилятором подают охлаждающий воздух. Снаружи кладку лещади охлаждают гладкими плитовыми холодильниками.

Горн

Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлаковых леток из шамотного (> 42 % Аl2О3) кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диоксидом углерода (СO2), а также парами воды из огнеупорных масс. При работе на безводных лёточных массах район чугунных лёток делают из углеродистых блоков. Для предотвращения окисления углеродистых блоков в период задувки печи их защищают кладкой в один ряд из шамотного кирпича. Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Снаружи кладку горна охлаждают гладкими плитовыми холодильниками. Заплечики. Кладку заплечиков чаще всего делают тонкостенной (толщина 230 или 345 мм) из шамотного (> 42 % Аl2О3) кирпича в один ряд, при этом кирпич примыкает к периферийным плитовым холодильникам с залитым кирпичом. Иногда вместо шамота применяют карбидокремниевые кирпичи. Кладка заплечиков быстро изнашивается и вместо неё на поверхности холодильников формируется слой гарнисажа (застывшего шлака и мелких кусков шихты).

Шахта и распар

Кладку распара и охлаждаемой части шахты (~2/3 её высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41-42 % Аl2О3) или карбидокремниевого кирпича, а кладку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержащего > 39 % Аl2О3. Кирпичи укладывают в два—три ряда вперевязку. 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. 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, 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, либо из вертикальных ребристых холодильников, имеющих горизонтальные выступы. 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.

Колошник

Собственно футеровка колошника состоит из одного ряда шамотного кирпича, выкладываемого у кожуха. За ним располагают «колошниковую защиту», которая воспринимает удары падающих сверху в процессе загрузки кусков шихты. Широко распространенная её разновидность состоит из стальных сегментов — литых полых коробок, заполненных шамотным кирпичом. Сегменты расположены несколькими кольцевыми рядами по высоте колошника; соседние по окружности сегменты соединены между собой болтами. Вся колошниковая защита крепится к кожуху с помощью нескольких подвесок, в каждой из которых сегменты прикреплены к вертикальной пластине, соединенной с серьгой, которая свободно подвешена на штыре, вставленном в отверстие кронштейна; последний прикреплен к кожуху болтами. Такая подвеска позволяет всем сегментам перемешаться вверх в случае роста кладки шахты в вертикальном направлении в результате её нагрева.

Футеровка применяется также и при выполнении монтажных работ по устройству подземных сооружений переходов через коммуникации. Как пример: трубная продукция предусмотренная проектом с внешней изоляцией, обматывается стальным листом и протаскивается под действующим подземным трубопроводом. Данным метод футерования выполняет защитную функцию от механических повреждений при продольных и поперечных перемещениях.

Мелкий ремонт

Если через трещину выходит дым, это крайне опасно для проживающих в доме

Даже для устранения небольших неисправностей нужна определенная подготовка. В соответствии с планом работ приобретают расходные материалы, проверяют наличие необходимых инструментов и сменных насадок. Рекомендуется сделать общий осмотр для выявления иных недостатков. Следует ознакомиться с технологиями мелкого ремонта печи из кирпича своими руками совместно с методиками распознавания дефектов.

Заделка трещин

Нарушение герметичности сопровождается ощутимым ухудшением состава атмосферы в помещении, характерными следами копоти. Устраняют проблемы следующим образом:

• очищают поврежденный участок, удаляют плохо присоединенные осколки штукатурки, углубляют щели на 1,5-2 см;
• создают рабочий раствор по пропорциям (в частях): песок (10), цемент (1), глина (3);
• смачивают трещину водой, втирают подготовленный раствор;
• выравнивают поверхность.

Для точной локализации повреждений следует предварительно протопить печь. Нужно заранее подготовить соответствующие материалы (инструменты), если предполагается восстановление декоративного покрытия.

Замена подового кирпича

Топка сложена из красного кирпича – это нарушение технологии, нужна замена

Поврежденный элемент конструкции извлекают полностью, удаляют по периметру отверстия старый раствор. Подбирают подходящий кирпич, проверяют соответствие размеров и наличие достаточных промежутков для корректного монтажа. Для укладки пользуются жидким раствором. Его нужно подготовить по аналогии с оригинальной смесью, которая применялась при строительстве печи.

Замена отдельных кирпичей

Обеспечивается соответствие кирпичей и состава строительного раствора компонентам общей конструкции. Одновременно проверяется устойчивость соседних элементов.

Замена колосниковой решётки

Со временем колосники прогорают, поэтому их меняют на цельную решетку

Ремонт кирпичной печи своими руками выполняют с учетом неравномерного расширения отдельных элементов при нагреве. Приобретенный колосник монтируют с зазорами со стороны торцов. По периметру оставляют технологический промежуток (4-6 мм), который заполняют песком. С учетом особенностей определенной конструкции обеспечивают нормальное положение установленной детали, контролируют уклоны.

Рекомендации

Кроме грамотного проведения работ и соблюдения технологии, необходимо выполнить точный расчет толщины футеровки и правильный подбор, и качество материала.

Работу следует начинать с предварительных подсчетов, подбора материала из строительного ассортимента, учитывая особенности для обеспечения теплозащиты печи. Это обеспечит наибольший эффективный результат.

Любое покрытие, в том числе футеровочный слой внутри топки, со временем истирается. Чтобы сохранить начальную герметичность необходимо учитывать следующие некоторые моменты:

• Внутреннюю защиту печи необходимо периодически проверять на целостность. При появлении повреждений вовремя их устранять, заделывая специальными средствами.
• Дольше будет служить поверхность, изначально правильно и качественно установленная.

Футеровка промышленных печей и котлов огнеупорными материалами способствует увеличению срока эксплуатации отопительного прибора и его эффективности. Грамотное выполнение процесса футеровки печей обеспечивает дополнительную защиту составляющих ее элементов от негативных влияний факторов разного характера. Выполнение работ рекомендуется предоставить специалистам, чтобы быть уверенным в качестве облицовки и долговечности отопительного прибора.

[spoiler title="Источники"]

• https://berezastroika.ru/stroitelstvo-doma/futerovka-pechi-otopleniya-materialy-kak-sdelat-i-remontirovat-svoimi-rukami.html
• https://stroyday.ru/stroitelstvo-doma/pechi-i-sistemy-otopleniya/futerovka-pechi-otopleniya-chto-eto-takoe-i-kak-sdelat-svoimi-rukami.html
• https://clubpechnikov.ru/futerovka-pechi/
• https://kamin-vek.ru/poleznaya-informatsiya-dlya-pokupateley/futerovka-kaminnoy-topki/
• https://rusinfo.info/futerovka-cto-eto-takoe
• https://www.tproekt.com/cto-takoe-i-dla-cego-nuzna-futerovka-peci/
• https://mebel-rm.ru/futerovka-pechi-chto-eto-takoe/
• https://ProUteplenie.com/otoplenie/futerovka-pechi-ponyatie-razlichnye-sluchai-vidy-i-materialy
• https://101studio.ru/pechi-kaminy/futerovka-kotla.html
• https://pechnoy.guru/pechi/izgotovlenie-pechi/remont/futerovka-pechi.html
• https://gdedush.ru/futerovka/
• https://azbukaplavania.ru/stroitelstvo/futerovka-pechi-chto-eto-takoe-i-kak-sdelat-svoimi-rukami
• https://radiator-lammin.ru/pechi-i-kaminy/futerovka-metalla.html
• https://odstroy.ru/futerovka-peci-otoplenia-materialy-kak-sdelat-i-remontirovat-svoimi-rukami/
• https://www.tproekt.com/futerovka-kotla-chto-eto/

[/spoiler]