Что такое футеровка печи: способы, как сделать своими руками

От того, насколько грамотно выполнена футеровка печи, зависит ее долговечность и способность работать с максимальной нагрузкой. Иногда кажется, что футерующая обмуровка не нужна, особенно в стальных печах с топкой из жаростойкой нержавейки. Но это обманчивое впечатление, экономия на защите всегда оборачивается проблемами.

Что такое «футеровка»?

Данным термином обозначают защитный слой из окислов металлов, керамики и связующего, который наносится на внутреннюю часть топки, проема под дверцу и выхода в дымоходный канал. Защищают прежде всего свод и стены — наиболее нагруженные части топочной камеры любой печи.

Основное назначение футеровочной кладки:

1. Снизить тепловой поток от очага горения (дров или угля), направленный в стенку или потолок топочной камеры. С помощью футеровочного слоя удается снизить интенсивность нагрева, выровнять, распределить более равномерно по всей поверхности.
2. Не допустить прогорания, оплавления, растрескивания основного материала, из которого изготовлен корпус печи.
3. Обеспечить возможность сжигания топлива с высокой жаропроизводительностью. Уголь и брикет на основе угольной крошки, некоторые виды пеллет способны обеспечить фронт горения с температурой газов 1400-1500оС.

Можно было бы топить печь исключительно дровами, но по законам физики более выгодным оказывается сжигать высококалорийное угольное или мазутное топливо, чем дрова и брикет. Поэтому без футеровки топочной камеры печи явно не обойтись.

Основная часть печи, топка и греющие части корпуса могут быть изготовлены из жаростойкой или легированной стали. Часто используется жаростойкое чугунное литье. В этом случае футеровку применяют, чтобы защитить стенки печи топки и дымохода от коррозионного воздействия продуктов сгорания, особенно угля, в котором всегда много серы и фосфора.

Теоретически использование термозащиты в топке несколько ухудшает КПД кирпичной печи, так как сдерживает тепловой напор, препятствует быстрому распространению тепла по всей массе кирпича. Но на сегодня футеровка — это единственный доступный способ защитить кирпичную кладку печи от перегрева и растрескивания.

Полезно: Когда можно топить кирпичную печь после кладки

Способы выполнения

Чаще всего футеровка выполняется в форме облицовки или кладки из блоков, плиток, кирпичей. Использование кладки защищает слой футеровки от растрескивания, хотя в этом способе есть свой недостаток: огнеупорные кирпичи приходится укладывать на специальный клей или раствор, который менее стойкий к воздействию раскаленных газов.

Существует три способа футеровки топки печи:

• кладкой огнеупорного кирпича (блока;)
• облицовка плиткой из жаростойкого материала;
• обмуровкой или обмазкой стен жидким раствором.

Первые два способа футеровки выполняются одновременно с возведением стен камеры сгорания. Огнеупорный материал готовят к кладке внутри печи так же, как и обычный глиняный. Каждую единицу, неважно, плитка или кирпич, перед кладкой подрезают, подгоняют по размеру.

То есть получается, что печник вынужден параллельно выкладывать две независимые друг от друга стенки: наружные из обычного кирпича и внутренние — футеровку из огнеупорного материала.

Обмуровку выполняют уже после того, как стенки печи сложены, выполнено предварительное протапливание и определены места внутри топки или дымохода, где в процессе эксплуатации стенки будут перегреваться.

Футеровку жидкими смесями массово используют для так называемых лепных или глинобитных печей. Основу выкладывают из качественного красного кирпича, а после предварительной сушки дополнительно наносят слой жидкого раствора. После высыхания и обжига футеровка приобретает жаростойкие свойства.

Для стальных и чугунных печей процесс футеровки происходит готовыми плитками с угловыми замками. Обмуровку по металлическим стенам не применяют из-за большой разницы в значениях коэффициента теплового расширения.

Для шамотных огнеупоров он равен (4,6-5)х10-6 мм/град. Тогда как для нержавейки он почти в шесть раз больше — (22-34)х10-6 мм/град. Это означает, что обмуровка или обмазка при высокой температуре просто отколется со стен печи.

Используемые материалы

Футеровочную облицовку внутренней поверхности можно выполнить несколькими видами кирпича:

1. Шамотный, наиболее доступный, простой в укладке и надежный в эксплуатации.
2. Динасовый, похож на шамот, но более плотный, тяжелый, рассчитан на эксплуатацию при высокой температуре, а также значительной механической нагрузке.
3. Хром-магнезиальный кирпич. Выдерживает температуры до 2000оС. Применяется для футеровки промышленных печей.

В старых дровяных печах и каминах можно встретить футеровку перекаленным кирпичом-железняком. Термозащита из перекаленного кирпича дает возможность топить печку с хорошей теплоотдачей в стенки. Тепло от печи расходится быстрее, меньше потери с дымовыми газами. Долговечность такой футеровки гораздо ниже, чем у шамота, но если топить печь легкими дровами, без угля и брикетов, то такой термозащиты хватит надолго.

Ранее железняком выкладывали стенки каминов, часть свода с каминным зубом на переходе в дымоход. Роль основной футеровки выполнял экран из жаростойкого чугуна. Камины были сплошь дровяные, уголь если и использовался, то лишь для получения жара без огня после прогорания дров.

Делать такие камины было сложно, требовался точный расчет, профессиональный отбор кирпича-железняка на футеровку пода или свода. В современных каминах все проще.

Наиболее проблемную часть очага выкладывают из современной футеровки — шамота или динаса, все остальное тело камина может быть сложено из полнотелого кирпича.

Шамотный кирпич

Нельзя сказать, что шамот — лучший вариант футеровки для кирпичной печи. Но на сегодня это самый доступный, при этом экологически безопасный вид термоизоляции для стен, свода и топливника любой топочной камеры.

Изготавливается шамот путем прессования с последующим обжигом смеси из нескольких видов глин (обычно каолин плюс синяя). По паспорту футеровка из шамота может выдержать до 1500оС, но на практике получается меньше. Часто шамот лопается от длительного перегрева даже в банной печи на дровах. Причина — низкое качество или неправильная укладка футеровки внутри топки.

Основной недостаток шамота — разное качество даже в пределах одной партии. Заводы-изготовители делают шамотные блоки для устройства футеровки по технологии и на оборудовании, которым уже по несколько десятков лет.

Шамот высокой плотности, стабильного состава, однородный (высокое содержание окислов металлов) отправляют на футеровку печей, топочных камер котельных промышленного назначения. Остальное идет в продажу через сеть строительных супермаркетов. Обычно это шамот ША. Для дровяных печей его можно использовать для футеровки, но для угольных, наверное, лучше поискать специальный шамот высокой плотности.

Шамот плохо обрабатывается, поэтому при укладке футеровки печи большая часть времени уходит на подрезку и подгонку материала.

Важно! Качественный шамот для футеровки всегда имеет клеймо завода-производителя.

Блоки из динаса и хром-магнезитовой смеси

Очень тяжелые, твердые блоки, используемые преимущественно для футеровки котельных установок на мазутном топливе, а также сталелитейных и стекловаренных печей. Для домашней печи можно использовать лишь в качестве фундамента (первого ряда). Как футеровка, особой ценности не представляет, быстро набирает влагу, затем выкрашивается до нерабочего состояния.

Кварцевый кирпич

Изготавливается из чистого прессованного и оплавленного кварцевого песка. Обладает более высокой температурной стойкостью, чем шамот, но при этом гораздо хуже проводит тепло. Используется ограниченно из-за высокой стоимости, применяется в качестве эффективной тепловой защиты в промышленных печах и котельных установках.

Листовая футеровка

Способы футеровки не ограничиваются только установкой кирпичами из обожженных тугоплавких глин. В любой домашней печи, помимо шамота и красного кирпича, используются вставки из прессованного базальтового волокна, вермикулитового или каолинового картона.

Вермикулит — это природная разновидность слюды. Картон на основе вермикулитового волокна легко режется, не деформируется и не горит даже при длительной тепловой нагрузке. Картон из вермикулита или каолина нужен для компенсации деформационных швов между основной кладкой печи и внутренней футеровкой. Он должен находиться между стенкой и шамотной кладкой.

В паре с картоном может применяться полотно из базальтового волокна, им футеруют и защищают топки металлических печей, варочные плиты, рамы, чугунные своды, решетки. Для футеровки стальных газовых печей и котлов каолиновый картон не используется.

Плитка

Плиточная форма футеровки применяется преимущественно для термоизоляции металлических печей и котлов на твердом топливе. Изготавливается из шамотных смесей. Некоторые марки плиточной футеровки устанавливают для защиты топок стальных и чугунных печей, в так называемых квартирных каминах. Причем в одной топке может стоять два типа плиток — шамотная и кварцевая, плюс обязательно закладывается базальтовая вата.

Особенности использования некоторых материалов для футеровки печей

Для небольших кирпичных печей на газу или дровах, а также для дровяных каминов лучше всего использовать керамический пережженный кирпич-железняк. Кладка из него получается не такой красивой, как из шамота, но для температур до 1000-1100оС он вполне подойдет.

При этом железняк проще в укладке, практически не боится влаги и стоит в три раза дешевле шамотной футеровки.

Кроме шамота и кирпича-железняка, другие материалы для футеровки лучше не использовать. Динас, хром-магнезит, кварцевый кирпич стоят дорого, а укладка футеровочной части печи требует тщательной подгонки всех деталей.

Раствор для футеровки

Если делать футеровку из красного железняка, то лучше купить готовый раствор для каминов и печей с пределом термостойкости до 1200-1300оС. Можно приготовить свой вариант жаростойкого клея, но он наверняка будет хуже по прочности шва.

Если есть возможность, то лучше всего купить финский клей ScanMix для топок, из всех заграничных он показал себя как наиболее пластичный и прочный. Можно немецкий Mixonit или российский К-170, но он больше подходит для кладки шамотной футеровки.

Простой раствор можно сделать по известному методу из песчаного наполнителя, алюмосиликатного цемента (жаропрочного) и небольшой добавки жидкого стекла. Но на таком растворе футеровка стоит максимум 20-25 лет. Потом топку печи нужно будет перекладывать.

Использование огнеупорного клея при футеровке

Раствор под кладку футеровки шамотом можно сделать своими руками. Называется он мертель и состоит на 92% из тонкомолотого шамотного порошка (посев через сетку 0,6-1 мм) и чистой каолиновой глины.

Самое сложное — это тщательно перемешать оба компонента клея, воду добавляют небольшими порциями, чтобы в итоге получилась консистенция жидкой сметаны.

Перед тем как выкладывать футеровочный материал, нужно проверить качество клея. Обычно пару шамотных кирпичей выкладывают на небольшом металлическом листе и склеивают встык только что приготовленным раствором. При этом ширина шва не должна быть более 2 мм.

После склейки трое суток сушат в тени, закладывают в прогретую топку и обжигают в течение 4-5 ч. Когда топка печи остынет, пробу можно вытащить из камеры и поднять за один из кирпичей. Шов должен быть достаточно прочным, чтобы удержать второй кирпич на весу.

Нужно ли замачивать шамотный кирпич перед кладкой?

Сам по себе шамот очень не любит воду. Поэтому водные процедуры типа замачивания полчаса в ведре с водой могут закончиться последовательным выкрашиванием кромок и угловых зон на этапе обжига.

С другой стороны, шамот невозможно уложить на клей в сухом виде. Причина в большом количестве пыли и пузырьков воздуха на поверхности. Особенно после резки или выкройки шамота отрезным диском. Шамотная пыль и воздух мешают клеевой массе смачивать поверхность. Поэтому если укладывают шамот в печи на самодельном растворе, то кирпич просто протирают влажной тряпкой или даже несильно промывают влажной губкой.

Если делать термоизоляцию на финском клее, то обычно не моют и не увлажняют. Благодаря щелочным добавкам клей хорошо прилипает даже к сухой поверхности.

Особенности облицовки кирпичных топок

Футеровочный шамот выпускают четырех марок: ША, ШБ, ШУС, ШВ. Первые две можно использовать для футеровки кирпичных печей отопительного или варочного типа.

Для домашней кирпичной печи можно использовать марку Ш-8, кирпич стандартного размера 250х125х65 мм, с зауженной кромкой — 230х114х65 или «малыш» — 230х114х40 мм.

Из шамотного материала выкладывают только футеровочную часть. Все остальные элементы печи:

• облицовку и наружную часть дымовой трубы — из облицовочного кирпича;
• дымооборот из красного полнотелого кирпича;
• фундамент — из железняка или отобранного кирпичного материала ручной формовки.

Любой кирпич (не шамот), используемый в паре с шамотной футеровкой, должен быть обязательно формовочный нарезной. Любые прессованные, в том числе клинкерные кирпичи, в качестве связки для футеровочной кладки использовать нельзя.

Футеровка отопительного твердотопливного котла

Существует несколько схем постройки печи или котла с вмонтированной внутри теплообменником. Корпус выкладывается из обычного формовочного кирпича, но сам теплообменный аппарат должен быть обязательно трубного или регистрового типа. То есть не соприкасаться с термоизоляцией стен и свода. Допускается контакт с футеровочным покрытием топливника.

Если печка работает на угле, а материал теплообменника – чугун, то лучше спрятать теплообменный аппарат от очага горения в отдел, за дополнительной перегородкой, выложенной из шамота внутри топки.

Тепловой поток несколько уменьшится, но все равно из-за высокой теплопроводности шамота тепла будет достаточно, чтобы греть воду в чугунных регистрах. Понятно, что вокруг теплообменника нужно будет сделать дополнительную теплоизоляцию толстой вермикулитовой панелью. Толщина должна быть не менее 30 мм.

Футеровка металлических топок

Большая часть водогрейных котлов и металлических печей имеет двухслойную футеровку. Внутренний, самый горячий и теплонагруженный слой выкладывается из шамотных плиток. Следующий слой будет из базальтового волокна или вермикулитового картона. Это оптимальный вариант для твердотопливных и газовых топок.

Если металлическая топка будет работать исключительно на твердом топливе (уголь), то допускается установка футеровки из каолинового картона. Для газового или дровяного топлива каолин не подходит, но для угля или брикета футеровка каолиновым картоном или плитами из прессованного волокна считается наиболее эффективной.

Термозащиту обычно сажают на огнеупорный клей, лучше всего подойдет финский ScanMix.

Футеровка топок лепных глиняных печей

Большая часть печи с лепными стенами требует не столько футеровки, сколько защиты от контакта с фронтом горения. Температура в глиняной топке не такая высокая, как в обычных кирпичных печах отопления, поэтому основная проблема — неравномерный нагрев, из-за которого могут появиться трещины.

Обмуровка в глиняных топках наносится набрызгом, толщина защитного слоя не превышает 3-4 мм, поэтому риск стекания и скапывания материала минимальный. Футеровку наносят только на сухую и чистую глиняную подложку.

Чтобы обеспечить максимальное сцепление нанесенного слоя со стенами печи, в состав глиняной грунтовки добавляют лесс или тонкомолотые отходы стеблей льна. После первого обжига печи поверхность глины становится высокопористой, футеровочная масса хорошо прилипает, после сушки и повторного обжига нанесенного слоя получается полноценная защита от перегрева стенок.

Самостоятельная футеровка отопительных сооружений и агрегатов

Основная сложность даже не в том, чтобы сложить защитную кладку внутри печи. Проблема в том, чтобы правильно спланировать положение футеровки. По сути футеровочная кладка — это высокотемпературное ядро внутри корпуса печи. Они контактируют между собой лишь в нескольких точках, обычно по фундаменту и дымоходной трубе. Пространство между стенками печи и футеровочной кладкой заполняют вермикулитовым картоном или волокном.

Если в печи собраны два очага — для варочной части и камина, то для каждого нужно выкладывать свой независимый контур футеровки.

Еще одно правило — швы между кирпичами должны быть минимальными, по горизонту не более 1,5 мм, вертикальные — 0,5 мм и меньше. При этом любой кирпич или блок нестандартной формы нужно укладывать в ряд так, чтобы более широкой частью он был обращен к фронту горения.

Для правильной укладки шамота нужно выработать определенный навык. Кирпич нужно укладывать сразу на место, без подвивок и горизонтальных притирок. Если пытаться подгонять, то клей сбежит из шва, и ряд просто провалится по высоте.

Защитную кладку обязательно сушат без расшивки швов. От того, насколько равномерно прошла усадка, зависит надежность и стойкость печи к перегреву.

Итоги

Правильно построить футеровку печи довольно сложно. Поэтому на этапе освоения навыков печника имеет смысл не придумывать свои схемы, а просто повторить уже известные решения и порядовки. Все, что потребуется, — это правильно подобрать клей, кирпич и попытаться собрать защиту по заранее выверенной схеме укладки.

Расскажите о своем опыте устройства футеровочной кладки. На какие ошибки нужно обращать внимание в первую очередь? Также делитесь статьей в соцсетях и сохраняйте ее в закладки.