Футеровка или почему печи не рассыпаются от высоких температур?

 Для высокотемпературной обработки металла оборудованию необходима защита, которая получила весьма любопытное название. Не сразу и догадаешься, о чем идет речь, поэтому поспешим узнать, что это такое – футеровка.

Футеровка – даем определение

Довольно часто поверхности нуждаются в надежной защите от термических, механических, химических либо физических повреждений, возникающих в процессе работы. Так, например, регулярно встречаются повреждения оборудования, используемого в горно-металлургической промышленности. Также требуется и усиление огнеупорных свойств в доменных печах для выплавки чугуна для труб. И в первом, и во втором случае делается дополнительная отделка специальным материалом.

Такая защита нужна не только в серьезном производстве, не лишним будет ее присутствие и в простом домашнем камине или печке. И несмотря на простоту задачи, многие совершают огромное количество ошибок, неправильно подобрав материалы либо способ их монтажа. Об этом лучше всего поговорить в отдельной статье на строительную тематику, а мы будем склоняться к обсуждению сферы металлообработки и соответствующего производства.

Так, если говорить о доменном производстве, то необходимо не только предохранять кожух от воздействия чрезмерно высоких температур, жидкого металла и шлака, которые могут нанести губительное повреждение, но и свести тепловые потери к минимуму. При этом немаловажной является и надежная защита от всяческих агрессивных реагентов.

Благодаря футеровке, печь становится полностью герметичной, и в ней создается необходимая газовая плотность. Также значительно продлевается срок ее эксплуатации, потому что повышаются различные показатели стойкости (механической, химической и др.). Такого результата позволяют добиться специальные слоисто-пористые материалы.

Футеровочные смеси для отделки

Сегодня существует множество разных материалов для футеровки, в принципе, их свойства полностью зависят от назначения, но, тем не менее, они обязательно должны обладать отличной износостойкостью, хорошей ударопрочностью, ремонтопригодностью, сопротивлением к истиранию, широким диапазоном температур, водоотталкивающими свойствами и стойкостью к воздействию агрессивных сред. Так, например, для футеровки индукционной печи нашла свое применение специальная сухая шпинель-образующая масса.

Ее достоинством является очень низкий коэффициент объемного расширения даже при нагреве до довольно высоких температур. Благодаря данному свойству, в ней практически никогда не появляются трещины, даже при сильном тепловом перепаде. Так что можно осуществить более ста плавок в подобной печи без серьезных разрушений и потерь материала. Одним из представителей новейшего поколения футеровочных масс является кварцитовая виброуплотняемая, основой которой служит керамзит. Она также нашла свое широкое применения для обработки индукционных электрических печей.

Обычно для данной цели берется керамзит только самого высокого качества, и осуществляется его сортировка по размеру гранул. Так можно добиться улучшения монтажных свойств за счет хорошей плотности укладки. Он зачастую применяется для печей, специализирующихся на чугунолитейных операциях. Если же речь идет об индукционных печах, в которых осуществляют плавку и отжиг сталей (нержавеющих, углеродистых и высоколегированных), то в этом случае футеровочным материалом будет выступать масса на основе спеченного глинозема.

Такое решение обосновано его преимуществами: великолепная стойкость к воздействию агрессивных химических сред, способность выдерживать очень высокие температуры (до 1815 °С). Футеровочная обработка ковшей, камер обжиговых печей, крышек, вытяжных каналов осуществляется зачастую огнеупорным бетоном, который идеально подходит для литых изделий. К его преимуществам можно отнести великолепную износоустойчивость (причем данный параметр не зависит от температур), ударостойкость и прекрасную фактуру поверхности.

Кроме того, существуют еще и муллитовые смеси, а также маты, способные выдерживать воздействие очень высоких температур. Можно встретить и шамотные материалы, которые выпускаются в виде кирпичей или же специальной смеси.

И тот, и другой вариант не отличаются высокой стоимостью, что и делает их очень популярными. Для ремонта печей используются специальные клеи, замазки и мастики, имеющие, пастообразную консистенцию. К их особенностям относится возможность нанесения даже во время работы печи. Еще довольно распространены в данной области и специальные рулонные материалы, такие как каолиновые бумага (толщиной около 5 миллиметров), картон (около 7 мм) и вата. Последнюю довольно легко рвать, и поэтому ее применяют в виде кусков и комков необходимого размера.

Другие виды футеровок и критерии выбора

Начнем с металлической защиты. Для этой цели нашли свое применение хромистая, марганцовистая стали, а также разные типы чугуна. А вот чтобы создать защиту для деталей нестандартной формы, делают резиновую футеровку, в которой используют вулканизированную резину. Данный материал плавится и заливается в нужную форму, кроме того, он отличается довольно длительным сроком службы, что не так уж маловажно!

В пищевой, горнодобывающей и других отраслях промышленности в основном применяют полимерные виды футеровок. Перечень их достоинств можно продолжать очень долго, основными из них являются: устойчивость к химическому воздействию, агрессивным средам, высоким температурам. Кроме того, они отличаются великолепной износостойкостью, ударной вязкостью и водоотталкивающими свойствами. Еще один вид, который достоин внимания – защита с помощью базальтовых материалов.

В основном применяется она для различных бункеров, емкостей и желобов, подверженных негативному воздействию щелочей с кислотами. Также применение такой футеровки будет весьма эффективно и как антикоррозионное покрытие. Кроме того, обработанной поверхности будет совершенно не страшен износ от взаимодействия с абразивными частичками.

В промышленности, которая отличается тяжелыми условиями эксплуатации, такими, как воздействие чрезмерно высоких температур, сильный абразивный износ, повышенный уровень влажности, актуально применять сверхвысокомолекулярный полиэтилен, отличающийся низкой склонностью к истиранию, отличной сопротивляемостью агрессивным средам, гидрофобностью и довольно длительным эксплуатационным сроком. Выбирая параметры защитного слоя для печей, следует руководствоваться следующими показателями: толщина корпуса и наружной облицовки, а также температура, которая будет внутри топки.

Кроме того, практически все материалы подвержены температурному расширению, так что обязательным является и небольшой зазор (не более 10 мм). Что же насчет футеровочного слоя, так он может быть как двойным, так и одинарным, все зависит опять-таки от вышеперечисленных факторов. Между собой шамотные элементы крепятся посредством металлических штырей, таким образом осуществляется и армирование конструкции, что выступает гарантией дополнительной прочности.

Учтите, что ни в коем случае нельзя использовать одновременно разные типы кирпичей, так как они отличаются различной теплопроводностью и степенью линейного расширения. Так постепенно возникают трещины, и приходится переделывать все заново.