Футеровка печей: что это такое

Футеровка печей: что это такое

Печи возводят из огнеупорных материалов. Но из-за того, что при сжигании топлива образуется очень высокая температура, достигая несколько сотен градусов, этот материал не в силах ей противостоять. Для защиты наружных стенок внутри печи обустраивают футеровку.

• Что такое футеровка
• Способы теплозащиты печи
• Использование шамотного кирпича
• Футеровка кирпичной печи
• Футеровка металлических печей

Что такое футеровка

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

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

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

• Кислые.
• Основные.
• Нейтральные.

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

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

Способы теплозащиты печи

Поверхность внутри топки можно защитить двумя способами:

• Используя материал с низкой проводимостью тепла, которым обрабатывают внутреннюю поверхность топки.
• Используя защитные экраны, отражающие тепловое излучение. В этом случае тепло от излучения выводится из печи вместе с дымом.

Стоит обратить внимание, что первый способ предусматривает не теплоизоляцию, а теплозащиту. При теплоизоляции тепло, которое выделяет печь, остается внутри нее. А теплозащита предохраняет от излучения определенный участок печной конструкции, выводя из нее тепло. Поэтому при футеровке применяются теплоизоляционные материалы.

Использование шамотного кирпича

В недалеком прошлом печи делались в основном из обычных кирпичей, которые под воздействием высоких температур очень быстро приходили в негодность. Потом довольно продолжительное время вместо них стал использоваться кирпич с более плотной структурой. В настоящее время набирает популярность шамотный кирпич. Делается он из глины, которую смешивают с порошком из обожженной глины и затем обжигают при высоких температурах.

Шамотный кирпич является идеальным вариантом для футеровки печных сооружений. Отличается он от обычных кирпичей отличными теплозащитными свойствами. Футеровка подразумевает обкладывание внутренней поверхности печи именно таким кирпичом.

Футеровка кирпичной печи

Футеровка кирпичной печи обладает некоторыми особенностями. Ее нельзя укладывать слишком близко к кирпичам, которые являются элементами наружных стенок. Дело в том, что печка раскаляется очень сильно и возникает растрескивание под воздействием высоких температур. Горячие внутренние слои выталкивают со своих мест холодные наружные. Внешние стенки, сохраняющие форму печи, начинают расходиться в стороны из-за воздействия расширенных внутренних слоев. Кирпичи покрываются трещинами, а отдельные могут даже разрушаться. Это может способствовать проникновению угарного газа в помещение.

Ситуация может усугубиться тем, что применяемая для соединения наружного слоя кирпичей глина обладает небольшой адгезией и при нагревании расширяется сильнее, чем сам кирпич. В результате перегревания шов разрушается.

Именно поэтому при постройке печной конструкции применяют пластичный раствор с последующим его испытанием. Для этого два кирпича соединяют друг с другом с помощью этого раствора и обжигают при большой температуре. Этим проверяется адгезия раствора, расширение и растрескивание. Если все нормально, раствор можно использовать для всей конструкции.

Футеровка металлических печей

При футеровке металлических печей следует обратить внимание на тот факт, что металл под воздействием высоких температур расширяется сильнее кирпича. Поэтому обязательно делают зазор для теплового расширения между слоем футеровки и печными металлическими стенками, иначе при нагревании металла футеровка часто разрушается. Чтобы уплотнить зазор, используют базальтовую вату в виде полотна или жгутов. При расположении печки не в жилом доме вместо базальтовой ваты можно использовать асбест.

Металлические печи часто обкладывают кирпичом как снаружи, так и внутри, чтобы улучшить прогрев печи и ее безопасность. Однако такой способ считается ошибочным, потому что:

• Кирпич характеризуется низкой теплопроводностью и высокой теплоемкостью, в результате чего тепло, возникающее от сгорания топлива, остается внутри топки и уходит вместе с дымом.
• В таком случае печная поверхность лишается доступа воздуха для отведения тепла, что приводит к прогару стенок. В результате этого в помещение может проникнуть угарный газ, что опасно для жизни.

Таким образом, футеровка печи делается для того, что она не разрушилась из-за воздействия высоких температур. Самое главное — использовать качественный материал, чтобы печь могла прослужить еще долго.

Футеровка топки изнутри в вопросах и ответах.

Что такое футеровка, и всегда ли она необходима? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Футеровка — это способ защитить стены топки печи или камина от перегрева при очень высоких температурах. Стенки топки могут растрескиваться, а металл — излишне накаляться и со временем разрушаться, если температуры в топке превышают 700-800 градусов Цельсия. Возникает это, как правило, при топке углём, хотя и пеллеты могут сильно нагреваться.

Перегрев — это не единственное воздействие, негативно влияющее на стенки металлической или кирпичной топки. Футеровка также может иметь функции:

• Защиту от перепадов температур (теплоизоляционные свойства).
• Защита от агрессивных реагентов (кислотоупорная футеровка).
• Футеровка как облицовочный материал.

В целом футеровка может создать герметичность среду внутри топки и способна продлить срок службы печной топки и печикамина в целом.

Отрицательные моменты футеровки:

• Внутренняя футеровка топки поглощает либо отражает часть лучевых потоков тепла (тепло уходит в дымовую трубу), и, соответственно, камин меньше греет.
• Собственно, трудозатраты и стоимость футеровки.

В каких случаях без футеровки топки не обойтись?

Футеровка необходима, если у вас топка из металла (чугун, сталь), и топка достаточно мощная для возникновения температуры 700-800 градусов Цельсия. Крупные камины с большим объёмом дров на одной закладке практически все даже без угля способны достигать этой температуры, и футеровка существенно продлит сроки службы камина.

Для некрупной буржуйки из чугуна, задача которой — тление дров, футеровка не обязательна.

Шамотная топка также не нуждается в футеровке: шамот и является футеровкой по своей сути.

Футеровка внутренней поверхности дымохода, кроме защиты от высоких температур способствует разглаживанию внутренней поверхности дымохода (в результате в нём меньше скапливаются продукты горения, и дымоход не так часто нуждается в чистке) и её герметизации.

Из каких материалов выполняют футеровку печикамина?

Материалы для футеровки печи, в зависимости от степени защиты, подразделяют на 3 класса:

• Материалы класса А — на основе кремнезёма. Это искусственные материалы (кирпичи из спрессованных горных пород) и естественные (камни горных пород) материалы. Такие материалы подходят для облицовки портала камина (это всем известные гранит, песчаник, кварц), но для футеровки топки изнутри термозащита слабая, так как материалы обладают низкой теплопроводностью и склонны к растрескиванию.
• Материалы класса В — на основе глины и глинозёма. Это обычный, привычный для нас шамотный огнеупорный кирпич и бокситный кирпич (обожжённый кирпич из глинозёма с примесью оксида железа и боксита). Подходят для футеровки внутри топки, выдерживают высокие температуры.
• Материалы класса С — смешанные, которые нельзя отнести к первым двум классам. Это огнеупорные растворы, угольный кирпич и основные набойки на основе молотовой окалины, руды и шлака.

Ошибки в исполнении футеровки

Многие мастера, выполняя футеровку из кирпича, стыкуют её к топке впритык, не оставляя зазора. Дело в том, что под воздействием высоких температур кирпич и металл расширяются по-разному, и такая укладка может привести к растрескиванию футеровки.

Кроме того, обычный кирпич, используемый для футеровки, имеет низкую теплопроводность. Обложенная им впритык металлическая печь будет экранирована кирпичом от окружающей среды (комнаты, которую нужно нагреть), и всё тепло будет вместо комнаты уходить в дымовую трубу.

Каким образом крепятся кирпичи футеровки внутри топки?

Существуют два популярных способа крепления кирпичей внутри топки:

• При помощи глины.
• Кирпичи укладываются друг на друга с пересечением, и крепятся металлическими болтами друг с другом, для чего в кирпичах проделывают отверстия.

Что такое и для чего нужна футеровка печи

Чтобы узнать, что такое футеровка и для чего она нужна, необходимо понимать, что в любой печи при сжигании топлива образуется высокая температура. Воздействие высоких температур приводит к изменению структуры и свойств материала. Материалы, из которых изготовлена печь, хоть и являются в большинстве огнеупорными, тоже нуждаются в защите.

Защита наружная, внутренняя

Защиту внутренних стенок топливника можно осуществить несколькими способами:

• Во-первых, можно использовать защитные экраны, способные поглощать большую часть лучистых потоков. Установленные внутри топливника экраны влияют на нагрев дымовых газов, поэтому большая часть тепла будет удаляться через дымоход.
• Во-вторых, внутреннюю часть топливника можно обмуровать огнестойким низкотеплопроводным материалом.

Теплозащита и теплоизоляция – разница есть

Существует огромная разница между теплозащитными и теплоизоляционными принципами. При теплоизоляции тепло, выработанное в рабочей зоне, никуда не удаляется. Для этого и служит теплоизоляция.

В отличие от нее, теплозащита предназначена защищать определенный участок от теплового излучения рабочей зоны. Из всего сказанного становится понятным, что теплозащита совершенно не предназначена для сохранения тепла.

Кирпич для футеровки: шамот — идеальное решение

Шамотный кирпич

Если устанавливается внешняя защита в виде экрана в котлах обогрева, применение такого метода будет очень расточительным, так как большая часть тепла будет расходоваться совершенно напрасно. Но этот метод прекрасно подходит для установки банных печей.

Ранее, при СССР, частникам в основной массе был известен простой строительный кирпич ГОСТ 530-95. Данный кирпич предназначен для возведения промышленных, жилых строений и никоим образом для использования в печах и котлах отопления. Кстати, многие до сих пор используют его для строительства печей и котлов.

Многим умельцам в то время удавалось раздобыть кирпич данного ГОСТ, но более высокой марки М – 300, в простонародном выражении «печной». Этим кирпичом обкладывалась топочная часть печей для защиты от высоких температур.

Позже для массового применения стал доступен шамотный кирпич ГОСТ 390 – 96.

Наша справка: шамотные материалы изготавливаются из глины, смешанной с порошком из обожженной глины и последующим обжигом при высоких температурах.

Использование шамота и есть футеровка

Из-за того, что все фракции имеют однородный химический состав, все шамотные изделия имеют высокую степень термостойкости и не растрескиваются от воздействия высоких температур.

Обкладывание топочной части шамотным материалом для защиты теплового агрегата от воздействия высокой температуры в топочной части называется футеровкой.

Футеровка топочной части

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

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.

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.

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.

Наша справка: торкретирование – метод, при котором бетонная или иная смесь наносится послойно на конструкцию с помощью сжатого воздуха и специальной торкретной установки.

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

Кирпичная печь: проблемы «перетопов»

Мы уже рассмотрели необходимость футеровки топочной части металлических печей, а как дела обстоят у кирпичных печей? Что происходит с кирпичными печами при «перетопах»?

Трещины в кирпичной печи

Существует понятие – термическое растрескивание. Это явление относится как к самому материалу печи, так и к ее швам.

• Внутренние стенки печей, нагреваясь от горячих газов, вырабатываемых сжигаемым топливом, расширяются и начинают распирать наружные «холодные» стенки.
• Наружные стенки печи играют роль «бандажа», сохраняя размеры печи и поддерживая ее целостность.
• Чем больше прогревается печь, тем тоньше становится «бандаж», который и так испытывает сильные нагрузки, а поэтому становится еще менее прочным.
• При «перетопе» печей наружные стенки под внутренним напором начинают «разъезжаться» в стороны.
• Образуются трещины, и даже происходит разрывание отдельных кирпичей.

Местный раствор: основные недостатки

Стоит обратить внимание, что в кирпичной печи для соединения кирпичей между собой применяется глина. Поэтому происходит разрыв или самих швов, или контактности с кирпичами из-за низкой адгезии. В любом случае шов, в котором применялся раствор с большим содержанием песка, будет расширяться значительно больше чем кирпич.

Данная ситуация усложняется еще и тем, что в основном термический коэффициент у кирпичей и швов имеет большое различие между собой. Это и понятно, ведь в основной массе печной раствор готовится непосредственно на месте. Печники добиваются в первую очередь пластичности раствора на ощупь и отсутствия растрескивания при высыхании и сжатии.

Наша справка: правильную оценку раствора на соответствие с используемыми кирпичами можно проверить следующим образом. Раствором скрепляются два кирпича, после просушки производится прокалка испытуемого блока в печи, с последующей оценкой на адгезию, растрескивание и отслаивание.

Методы и варианты приготовления правильных растворов

Конечно, такой метод требует определенных временных затрат, ведь не факт, что с первого раза у вас получится требуемый раствор.

Поэтому если вы все же решите использовать данный метод проверки, приготовьте сразу несколько «блоков» для испытания с различными растворами. После вам только останется выбрать самый оптимальный. Главное — не перепутать и не забыть, где какой раствор.

Еще одним хорошим вариантом является использование для раствора самых обычных глин, с примесью порошка, приготовленного из молотого кирпича.

Если при топке вы будете использовать только дрова, использование специальных шамотных глин с большим содержанием каолинита не совсем целесообразно, так как температура дров недостаточна для того, чтобы каолин спекся в муллит. Но если вы будете применять уголь, тогда такой вариант будет вполне оправдан.

Футеровка: вопросов больше нет

Рассмотрев данный вопрос, можно сделать вывод, что футеровка печей, используемых в бытовых целях, в основном представляет собой защиту конструкции печи от разрушающего воздействия высоких температур. Это своего рода экран, препятствующий тепловому потоку открытого огня напрямую воздействовать на стенки печи.

В отличие от «бытовой» футеровки, футеровка в промышленности, к примеру, футеровка индукционной печи, предназначается для значительного уменьшения тепловых потерь, предохранения кожуха печи от прямого воздействия высоких температур и защиты от прямого контакта с расплавленным металлом.

Рассмотрев данный вопрос, надеемся, вы сделаете правильный вывод, который поможет вам при сооружении печей своими руками.

Футеровка печи.

Защита топки печи.

Перетоп.

Футеровка печи.

Огнеупорное ядро отопительного камина

Футеровка кирпичной теплоёмкой печи.

Современное печестроение предусматривает футеровку кирпичных печей огнеупорными материалами.

Вот что написано в википедии по запросу “Футеровка”:

Футеро́вка (нем.Futter «подкладка, подбой») — облицовка огнеупорными, химически стойкими (англ.)русск., а также теплоизоляционными материалами, которым покрывается внутренняя поверхность металлургических печей, ковшей, топок котлов и прочего оборудования [1] . Футеровка производится для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических, термических, физических и химических повреждений. В горно-металлургической промышленности футеровка используется для защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов, от ударных, истирающих и налипающих воздействий, а также для усиления огнестойкости материалов, из которых изготавливают металлургические и бытовые печи.

Разберёмся как это связано с обыкновенными бытовыми печами и что этот термин обозначает в печестроении.

Места применения футеровки в бытовых печах:

1. Футеровку применяют для топливника печи.
2. Футеровку применяют для камер дожига бытовых печей.
3. Футеровку применяют для защиты наиболее, термически, нагруженных областей печи.

Если, говорить по простому то, для бытовых кирпичных печей, футеровку желательно ставить там где огонь лижет кирпич.

Назначение футеровки в бытовых кирпичных печах.

Футеровка в бытовых печах производится для обеспечения защиты поверхностей от возможных термических повреждений.

• Огнеупорная топка в отопительном камине
• Огнеупорная топка в отопительном камине

Причины необходимости футеровки в бытовых кирпичных печах.

Керамический кирпич плохо переносит прямое воздействие огня.

При продолжительном воздействии прямого огня кирпичная кладка разрушается.

Почему раньше не футеровали бытовые печи.

• Старая Русская печь без футеровки
• Печь без футеровки сложенная полностью из огнеупорного кирпича.

Не часто, но всё ещё встречаются среди печников ретрограды считающие что футеровка для печи не нужна и некоторые даже умудряются убедить заказчиков во вреде огнеупорного кирпича внутри печи.

Основным аргументом таких умозаключений становится идея о том что в стародавние времена никакого шамота не применяли и печи стояли по 100 лет.

На мой взгляд позиция эта в корне ошибочна.

В прежние времена, в хороших печах, для топок печей использовали кирпич железняк.

Железняк это специально перекаленный кирпич. Такой кирпич не разрушается под воздействием огня.

Железняк был гораздо дороже, обычного, керамического кирпича и его, не всегда, можно было достать.

Из за дороговизны железняка многие печники использовали для топок обычный керамический кирпич и такие печи, чаще всего, не выдерживали долгого времени.

При этом раньше печи не так сильно перетапливали как сейчас.

При перетопах печь без футеровки не выдерживает и пары лет.

Особенно, больная проблема перетапливания кирпичных печей, среди дачников.

Из за невозможности соблюдения отопительного режима и непонимания принципов работы теплоёмких печей дачники топят кирпичные печи по 3-4 часа, естественно, что кирпичная кладка, не выдерживает таких нагрузок.