Что такое футеровка печи: что это такое и как сделать своими руками?

Содержание

Что такое футеровка печи и как она делается

Строительство кирпичной печи для дома или бани — дело, требующее определенных знаний в особенностях кладки разных частей конструкции. Процесс начинается с изучения последовательности порядовки, а заканчивается установкой дымохода. Особого внимания требует выкладка топки печи и ее непосредственная защита. Для начала разберемся, что это такое — футеровка, и возможно ли возвести ее самостоятельно.

Футеровка: что это и зачем

При сгорании топлива, внутренние стенки печи подвергаются высоким температурам. Если не сделать дополнительную защиту, керамический или печной кирпич разрушится в первый же год эксплуатации. Футеровка печи придумана как раз для того, чтобы продлить срок службы всей конструкции и увеличить теплообмен. Внутри топливной камеры выкладывается еще один ряд, в качестве материала используют шамотный кирпич или огнеупорные панели. Шамотная облицовка выдерживает температуру до 1300˚С, не подвержена разрушению от щелочи, извести или других химических элементов. Кроме того, защитный материал хорошо сохраняет тепло, тем самым повышая КПД печки.

Способы футеровки и их особенности

Узнав, что такое футеровка, необходимо разобраться, какими способами можно создать защитный слой печи. Внутренние футеровочные работы подразделяются на три типа:

Накладной. Огнеупорная футеровка выкладывается шамотным кирпичом непосредственно при строительстве самой топливной камеры. Производственные печи с повышенной нагрузкой оснащаются огнеупорными панелями.
Набивной. На внутреннюю сторону кладки наносится раствор из глины или обрабатывается мастикой из жаростойкого материала. Тщательно замазываются стыки, чтобы уменьшить теплопотери.
Торкретированный . Из профессионального аппарата под большим давлением подается бетонный раствор. Такой способ применяется для футерования труб дымохода и больших производственных печей.

Внешние футеровочные работы представляют собой отделку котла защитной смесью, которая сохраняет тепло и в случае аварии не даст пару поступать в помещение.

Материалы для футеровки

Футеровочные материалы для усиления печной конструкции делятся на классы качества:

А класс — в состав материалов входит кремнезем, выдерживающий температуру до 1730˚С и обладающий повышенной прочностью. Цена товара высокая, поэтому использовать премиальный материал для бани или дома будет невыгодно.
Б класс — материалы состоят из глины с небольшой долей посторонних примесей, идеально подходят для защиты банных печей (шамотный кирпич). Находясь в среднем ценовом сегменте, материал показывает высокие защитные свойства. Максимальная температура использования — 1670˚С.
В класс — низкокачественные материалы, состоящие из нескольких компонентов. Температурный предел — 1590˚С.

В футеровке металлических и кирпичных печей есть свои особенности. Начиная футеровочные работы с металлической топкой, следует помнить, что металл при нагреве расширяется. Следовательно, защитная кладка делается на небольшом расстоянии от внутренних стенок печи, а в образовавшуюся пустоту укладывается стекловата — так расширяющийся металл не повредит кирпич, а вата увеличит теплообмен.

Выкладку внутренней футеровки в кирпичной печи также возводят на расстоянии от основания топки. Все дело в глине — при воздействии высоких температур она расширяется и повреждает кирпич, если кладка произведена вплотную.

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.

Футеровка печи.

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:

Футеровку применяют для топливника печи.
Футеровку применяют для камер дожига бытовых печей.
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.

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.

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.

отличная защита от экстремального нагрева

Футеровка печи – описание, основные технические решения, способы обустройства защитного слоя и описание наиболее распространенных материалов, способных эффективно защитить изделие от воздействия негативных факторов и влияния экстремальных температур.

Внутренняя отделка топки печи подвергается воздействию высоких температур, образующихся при горении топливных материалов. Особо экстремальные условия существуют при использовании высококалорийного топлива. И, несмотря на то, что печь, как правило, изготавливается из огнеупорных материалов, дополнительная обработка внутренних поверхностей – футеровка печи, будет весьма полезна для продления ее срока службы.

Футеровка – специализированная процедура обустройства внутренних поверхностей печи, обеспечивающая высокую степень защиты от термических, механических и химических воздействий, которым изделие постоянно подвергается на протяжении всего срока эксплуатации. В целом, футеровка представляет собой защитный и изолирующий слой из термостойких материалов, служащих для защиты деталей от экстремальной температуры, создаваемой в процессе горения. Она также предотвращает чрезмерные потери тепла от внешних поверхностей печи, делая процесс более энергоэффективным.

Содержание

1 Особенности футеровочной защиты
2 В каких случаях применяется
3 Основные способы футеровки

Особенности футеровочной защиты

В условиях регулярного использования, на материалы, из которых изготовлена печь, действуют экстремально высокие температуры, варьирующиеся от типа используемого топлива. Внутренние поверхности топки подвержены растрескиванию, а, в случае с металлическими изделиями — чрезмерный перманентный нагрев и постоянные циклы «расширения-сжатия», приводят к его постепенному разрушению. Высокие температуры образуются, как правило при использовании угля, хотя и паллеты зачастую вызывают чрезмерный нагрев.

Экстремальные температуры — не единственный фактор, негативным образом воздействующий на поверхности печей из металла или кирпича. Футеровка применяется и для:

В качестве теплоизоляции, защищающей от колебания температур.
В качестве защиты от агрессивной среды. (кислотных реагентов топлива).
Защита от механических повреждений топки.
В качестве облицовочного материала.

В каких случаях применяется

Стоит отметить, что в футеровке нет необходимости, если печь нужна для непостоянного обогрева дачи или приготовления пищи на открытом огне (барбекю, шашлыки и т.д.). В данных случаях нет необходимости в обустройстве дополнительной защиты, так как разрушения, происходящие в процессе использования – минимальны.
Футеровка рекомендуется для изделий, использующихся для длительного и постоянного обогрева помещений или приготовления пищи в условиях различного рода кафе и ресторанов, где происходит непрерывное поддержание в топке необходимых температур – например, «русские» печи и им подобные. Особо нужна футеровка и при использовании высококалорийного топлива, при сгорании, высвобождающее большое количество энергии, вследствие чего в топке наблюдается экстремально высокий температурный режим.

Основные способы футеровки

Важно! Качественная футеровка может быть проведена после инженерных изысканий и корректном подборе изолирующего материала.

Работы по футеровки внутренней камеры печи из металла, натурального камня или кирпича, проводятся с учетом того, какой эффект необходимо получить в итоге. Например, теплоизолирующие экраны оказывают воздействие на процент нагрева газов, выводя большую часть тепловой энергии посредством выхода потоков воздуха и продуктов горения через дымоход. Огнестойкие материалы, обладающие низкой проводимостью тепла, эффективно справляются с защитой материалов печи от теплового воздействия, принимая большую часть такового на себя, что исключает взаимодействие внутренних стенок печи с открытым огнем.

Одним из основных способов футеровки – является и укладка дополнительного слоя из специального кирпича, что также способствует эффективной защите топки от чрезмерного нагрева.

Внимание! Обустройство специальных теплозащитных экранов достаточно сильно понижает теплоотдачу печи, что не рекомендуется, если изделие используется для обогрева помещения.[/wpmfc_cab_sw] Основой футеровки – является использование «шамотных» материалов, специально подготовленных смесей, в которых посредством длительного обжига под воздействие высоких температур, уничтожаются пластичные свойства веществ. Кроме этого эффективными футеровочными материалами являются:

Натуральный камень из песчаника или кварца, обладающий высокой степенью устойчивости к воздействию экстремальных температур.
Специальные «шамотные» кирпичи – изготавливающиеся по специальной технологии, с добавлением различных примесей для улучшения конечных свойств материала, например, обожженной глины. Использование таких кирпичей, довольно популярный метод футеровки, так как они могут выдерживать очень высокие температуры и, сравнительно, не дорого стоит.
Рулонная защита: базальтосодержащие материалы, плиты из вермикулита, каолиновая бумага, вата или картон.
Специальные растворы: шамотные огнеупорные бетоны, корундовые, силикатно-муллитовые жидкостекольные смеси разного состава.
Огнеупорный кирпич
Материалы для футеровки подбираются индивидуально, исходя из индивидуальных особенностей изделий и возможностей обустройства защиты из того либо другого материала. В условиях промышленных печей, часто используются «шамотные» кирпичи или натуральный камень. Но, в условиях частного дома, где размеры топки не позволяют укладку дополнительного слоя из этих материалов, более подходящими являются альтернативные методы теплозащиты.

Сравнительная таблица свойств материалов для футеровки

Внимание! Для проведения эффективной футеровки самостоятельно необходимо обладать соответствующими навыками или обратиться к специалистам. [/wpmfc_cab_sw] Футеровка с использованием кирпича
Футеровка с использованием кирпича
Футеровка из «шамотного» кирпича – один из эффективных способов защиты топки, характеризующийся невысокой себестоимостью. Для обустройства такой защиты своими руками следует придерживаться определенных правил:
Кладка кирпича осуществляется способом «ребро на ребро» по всей длине внутренних стенок печи, не сдвигая элементы относительно друг друга.

Заполнение швов осуществляется посредством специальных «шамотных» и глино-содержащих растворов.
Если печь состоит из кирпича, футеровочный слой стыкуется с основным вертикальным швом, без перевязки.
Если топка металлическая – обязательным условием является кладка с зазором между металлом и кирпичом. Это критически важный аспект для сохранения структурной целостности кладки, которая из-за циклов «расширения-сжатия» металла при нагреве, может быть подвержена постоянным механическим воздействиям.
Важно! Кирпичная футеровка подвержена растрескиванию из-за неоднородности нагрева внешнего и внутреннего слоев. Для более качественной отделки стоит особо внимательно подходить к выбору раствора для швов. Для проверки его качества следует скрепить несколько кирпичей и подвергнуть их обжигу в топке, и на руководствуясь полученными результатами, принимать решение об использовании того, либо иного раствора. Также, не рекомендуется использование «шамотных» и обычных огнеупорных кирпичей одновременно. Это может привести к нарушению целостности кладки из-за неравномерного расширения материалов при нагревании.

Футеровка металлических печей
Футеровка металлических печей
Основным нюансом при футеровке металлических печей – является расширение метала при нагревании, которое намного выше, чем у камня или кирпича. Это свойство следует учитывать при обустройстве защитного слоя. Обязательное условие – необходимость оставить зазор, который покроет люфт металла и убережет футеровочную защиту от механических повреждений и растрескивания.
Совет! Для уплотнения зазоров можно использовать полотна или жгуты из базальтовой ваты, а в нежилых помещениях подойдет и асбест.
Стоит отметить, что наиболее распространенной ошибкой при обустройстве металлических печей – является кладка кирпича, как в топке, так и снаружи изделия. Кирпич – достаточно теплоемкий материал, но в то же время, обладает низкой теплопроводностью. В результате этого большая часть тепла выводится вместе с продуктами горения через дымоход.
Внимание! Опасным последствием наружной кладки изделия из металла кирпичом, может стать и угарный газ, проникающий в помещение из-за прогорания стенок топки.[/wpmfc_cab_sw] Футеровка рулонными материалами
Футеровка рулонными материалами
Оптимальным способом футеровки небольших печей, чтобы сэкономить внутреннее пространство топки, может стать обустройство защиты из рулонных материалов, пластин или матов. Номинальная толщина большинства таких материалов, не превышает 1 сантиметр, а часто и того меньше: картон из каолина, например, изготавливается с максимальной толщиной в 7мм. Такой способ эффективно сохранит внутренне пространство для закладки нужного количества топлива и обеспечит беспрепятственное прохождение продуктов горения через дымоход.
Важно! Следует учитывать, что количество материалов рассчитывается с учетом их возможного линейного расширения под действием высоких температур.
Отдельные пластины материала крепятся посредством армирующих элементов, металлических штырей, вставляющихся в предварительно подготовленные пазы. Следует учитывать и очередность обустройства топки рулонными материалами: пластины кладутся сначала на дно, после на боковые стенки и в конце – на верхнюю поверхность топки.
Важно! Следует помнить, что большинство современных металлических печей имеют заводской футеровочный слой, например, отделаны вермикулитом. Дополнительное обустройство может быть выполнено базальтовым картоном.
Обмазка растворами
Обмазка растворами
В последнее время достаточно популярным методом футеровки стало – обработка поверхности топки специальными растворами на основе шамотных, муллитовых либо корундовых смесей. Такая защита характеризуется сверхтонким покрытием, которое не сложно в нанесении. Для приготовления раствора, смесь разбавляется необходимым количеством воды и доводится до желаемой консистенции. После нанесения, футеровочный слой должен быть подвержен термической обработке или, другими словами, обжигу. Можно обжечь раствор и паяльной лампой до образования затвердевшей корочки.
Срок службы защитного слоя
Срок службы защитного слоя
Футеровка – не является вечной защитой топки печи и, в зависимости от интенсивности работы, температурного режима и выбранного материала, защитный слой со временем изнашивается, вследствие чего теряется начальная герметичность.
Важно! Наиболее долго послужит качественно выполненная футеровка, обустроенная специалистами, где материалы будут нанесены правильно, равномерным слоем, без повреждений, зазоров и трещин.
Можно продлить срок службы футеровочного слоя самостоятельно, для этого стоит проверять внутреннюю поверхность топки на структурную целостность, возможные механические повреждения и, при необходимости, своевременно их устранять.

ФУТЕРОВКА ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРЕМНЕЗЕМНОЙ НАБОРНОЙ МАССЫ В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ

ВВЕДЕНИЕ:

Футеровка является важной частью индукционной печи. Производительность печи напрямую зависит к Футеровочному исполнению. Стабилизированная футеровка обеспечивает плавную работу печи, оптимальную производительность и лучший металлургический контроль. Способ футеровки, наиболее подходящий для конкретного литейного производства, будет зависеть от мощности и конструкции печи, расплавляемого металла и выпускаемой продукции и т. д. Для успешного и последовательного мониторинга практики футеровки

Важны следующие параметры.

— Использование подходящего материала для облицовки

— Тщательная и систематическая практика облицовки.

—Консистенция (рисунок) в рабочих условиях.

ТРЕБОВАНИЯ К ФУТЕРОВКЕ:

Важные аспекты огнеупорной футеровки для удовлетворительного срока службы футеровки перечислены как.

— тепловые характеристики, которые он должен выдерживать напряжения, возникающие при термических циклах в процессе эксплуатации

— химически инертный по отношению к расплавляемому металлу.

— Прочность конструкции в условиях эксплуатации.

— Высокая стойкость к эрозии.

—Простота установки.

— Ремонтопригодность.

—Легкость стука.

—Экономика.

Таким образом, очень сложно судить о пригодности той или иной футеровки при различных условиях, таких как рабочая температура, расплавленный металл, образование шлака и мощность печи. Химическая инертность к расплавленному металлу может быть достигнута путем использования кислотной футеровки для кислого шлака и основной футеровки для основных шлаков.

ТИПЫ НАБОРНОЙ МАССЫ

Различные типы набивной массы, начиная с

(A) Кислотной

(B) Основной

Футеровка бывает кислотной, основной и нейтральной в зависимости от его Химическая природа образующихся при этом шлаков. Кремнеземные массы кислые; глинозем является нейтральной массой, а магнетит является основной массой. Типичные свойства трех обычно используемых огнеупорных материалов перечислены в таблице 1, а их характеристики расширения приведены на рис. 1.

КРЕМНЕЗЕМНАЯ НАБОРНАЯ МАССА

Из трех обсуждаемых типов набивной массы наиболее часто используемым футеровочным материалом для индукционной плавки является набивная смесь из кремнезема высокой чистоты. Поскольку он предлагает следующие преимущества.

—На торце, контактирующем с жидким металлом, имеется плотный спеченный слой, где герметичность жидкого металла вполне идеальна.

—Теплопроводность ниже, чем у других огнеупоров, поэтому тепловые потери меньше, чем у любого другого вида огнеупоров.

— Хорошая устойчивость к изменению температуры.

— Низкая стоимость футеровки печи.

— Короткое время нагрева и спекания за счет сухой подготовки масс.

—Цена очень привлекательна по сравнению с другими.

Набивная масса из диоксида кремния может безопасно использоваться при рабочей температуре до 1600°C. Она очень мало расширяется, поэтому превосходит как глинозем, так и магнезию по стойкости к тепловым ударам. Во-вторых, его стоимость очень низкая по сравнению с глиноземом и магнезией. Силикаты обычно используются обычные сорта железа серого, пластичного и ковкого. Он также используется для плавки углеродистых сталей с содержанием углерода более 0,1% и сплавов железа, таких как никель-твердый резист и хромистое железо. Контроль температуры очень важен для удовлетворительного срока службы футеровки. Кремнезем можно использовать для плавки меди и медных сплавов, в том числе мельхиоров, с изменением количества добавок связующего. Для плавления латуни футеровка из кремнезема является «идеальным» выбором. Выход латуни составляет более тонны на килограмм израсходованного кремнезема.

Кремнезем (SIO2), используемый в качестве футеровки, имеет кислую природу. Он используется в порошкообразных кондонах. Химический анализ приведен в табл. 2

Производится дроблением и сортировкой кварцита хорошего качества, очень чистой. Присутствующие примеси будут производить непредсказуемое и большее количество жидкой фазы при высокой температуре, тем самым снижая химическую и механическую стойкость футеровки. Силикагель высокой чистоты увеличивает срок службы футеровки. Это также приводит к значительной однородности физических свойств. Более компактная футеровка обеспечивает большую прочность и срок службы. Плотность (плотность упаковки) зависит от гранулометрического состава набивной массы. Он должен быть таким, чтобы между частицами образовывалось наименьшее открытое пространство. Типичные гранулометрические составы товарной кремнеземной набивной массы приведены в Таблице-3.

Особое внимание следует уделять доле штрафов в пределах определенного допуска. Он оказывает неблагоприятное влияние на эксплуатационные характеристики футеровки, если присутствует в большем количестве, чем требуется. Так как в реакции спекания в основном принимают участие мельчайшие частицы.

КИСЛОТНАЯ НАБОРНАЯ МАССА имеет три категории:

1. Марка M1 Подходит для печи емкостью до 1,5 тонны.

2. Марка M2 Подходит для печи емкостью от 2 до 3 тонн.

3. Марка M3 Подходит для печи емкостью 5 тонн. (http://www.orexindia.com/)

СВЯЗУЮЩИЙ/СПЕКАТЕЛЬНЫЙ АГЕНТ:

Связующий добавляется для того, чтобы огнеупорная футеровка тигля, образованная кремнеземной массой, должна спекаться при нагреве и набирать прочность раньше расплавленного металла. взимается. Борная кислота смешивается в качестве связующего. Оксид бора вступает в реакцию с частицами кремнезема с образованием стекловидной фазы с низкой температурой плавления, которая заполняет промежуточные отверстия между зернами кварца. Выбор правильного количества борной кислоты очень важен для оптимального срока службы футеровки. Это зависит от: —

— Температура ванны расплавленного металла.

— химический состав кварцитовой массы.

—Толщина стенки тигля.

На рис. 2 показано типичное количество борной кислоты, используемой для различных рабочих температур.

ПРОЦЕСС НАБОРКИ:

Смешивание массы

— Определите необходимое количество набивной массы, точное количество будет зависеть от конструкции печи.

— Расчет необходимого количества борной кислоты (рис. 2)

— Предварительно нагрейте массу в лотке из листа до 120°C партиями по 50 кг. Так, чтобы удалить следы влаги.

— Переложите на поддоны для охлаждения и охладите до 50°C.

— Добавьте точно взвешенное количество борной кислоты, просеяв его через сито с размером ячеек 0,20 мм.

— Тщательно перемешайте вручную.

—Проверьте смешанную партию на предмет равномерного смешивания борной кислоты.

ИСПЫТАНИЕ:

Вручную, взяв небольшое количество массы, сделайте густую водную суспензию и окуните в нее ph-бумагу. О наличии борной кислоты сообщит тел. менее 7. Проведите такие тесты, взяв по 3 образца из каждой партии из разных мест в лотке (Используйте дистиллированную воду)

ФУТЕРОВКА ЗМЕЕВИКА

— Медный змеевик с водяным охлаждением покрыт огнеупорным раствором и хорошо высушен перед началом облицовки.

—Толстые асбестовые листы укладываются слоем вокруг, футеровка рулона.

НАБОРКА ТИГЛА:

—Дно печи утрамбовывается с помощью инструмента с плоской головкой для первых 2 слоев толщиной 60-20 мм, а последующие слои поочередно трамбуются инструментами с шипами и плоской головкой. Трамбовочные инструменты показаны на рис. 3.

—Дно на 10 мм выше требуемой высоты, а лишняя масса удаляется равномерно. Проверьте уровень.

— Металлический каркас, должным образом очищенный снаружи, затем размещается идеально концентрично с катушками и удерживается в этом положении деревянными распорками. Держите тяжелый груз внутри первого, чтобы сопротивляться его подъему при дальнейшем трамбовании.

— Угловое пространство между асбестовым листом и шпангоутом утрамбовывается слоями по 50–60 мм с помощью инструментов с шипами и плоской головкой сверху. Совет: НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЗАТУПАННЫЕ И ИЗНОШЕННЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ. Это может привести к плохому уплотнению.

—Продолжайте утрамбовку до зазора 100 мм сверху.

— Нанесите тонкий слой раствора силиката натрия поверх тигля с набивкой из кремнезема перед набивкой смеси.

—Для топпинговой смеси добавьте разбавленный раствор силиката натрия к кремнеземной массе.

— Сформируйте носик из той же смеси для начинки.

— Пневматические трамбовки/электрические вибраторы могут использоваться в больших печах для формирования тиглей.

СПЕКАНИЕ ПЕЧИ В ТИГЛЕ

ИНДУКТИВНОЕ СПЕКАНИЕ

— Печь заполняется до верхнего края змеевика с уходом за стартовым блоком по центру для печи сетевой частоты, в то время как тяжелые отходы для печи средней частоты.

—Электропитание должно регулироваться путем включения нижнего отвода трансформатора, продолжайте включать и выключать питание с интервалом в несколько минут, чтобы темп. Подъем 100°С час достигается для печей производительностью до 6 т и 50°С/час для больших печей с толстой футеровкой. — Это повышение температуры отслеживается примерно до 800°C.

—После 800°С мощность повышают и со скоростью около 150°С/час продолжают нагрев до расплавления аглошихты.

—Для измерения температуры хромель/алюмель используются термопары.

—Поскольку шихта медленно плавится, твердый металл загружается для получения полной ванны печи. Температуру поддерживают низкой в течение всего плавления за счет постоянного добавления.

—Как только печь заполняется жидким металлом, мощность увеличивается для достижения температуры спекания.

— Конечная температура металла должна быть повышена до прибл. на 30-50°С выше нормальной рабочей температуры и выдерживают при этой температуре в течение часа, чтобы стабилизировать температуру огнеупорной футеровки, а также наплавить достаточную толщину огнеупора, чтобы выдержать физические удары тигля.

— Печь нельзя выводить из эксплуатации или охлаждать до температуры ниже 1000°C в течение первых 4 дней работы, насколько это возможно.

РЕМОНТ ФУТЕРОВКИ:

В процессе эксплуатации футеровка печи подвергается различного рода термическим воздействиям, механическим нагрузкам и реакциям металла футеровки. В результате происходит износ футеровки (рис.4). Обобщены следующие несколько способов ремонта футеровки в зависимости от характера износа.

ТРЕЩИНЫ:

Часто после остывания на поверхности футеровки видны мелкие волосовидные трещинки. При охлаждении футеровка сжимается, и когда она не может выдержать сжимающих напряжений, в ней образуются небольшие трещины, что приводит к снятию напряжений. Однако трещины такого рода закрываются при нагреве печи. Не рекомендуется менять отверстия или мелкие металлические частицы, которые могут попасть в трещину и помешать самозамыканию.

ЛОКАЛИЗОВАННЫЙ ИЗНОС: Любой небольшой локальный сломанный или изношенный участок футеровки печи можно легко залатать с помощью огнеупора, твердеющего на воздухе, который следует затирать под давлением. Открытая поверхность заплатки оставляется для отвода влаги.

ЭРОЗИЯ ДНИЩА:

Это можно исправить, насыпав футеровочный материал на разрушенный участок и утрамбовав его плоским молотком для устранения незначительного износа дна.

ЭРОЗИЯ БОКОВЫХ СТЕН:

Изношенную часть печи можно отремонтировать, используя сухую монолитную футеровку за формирователем детали. Первый должен быть немного меньше исходного диаметра футеровки.

ЭРОЗИЯ ШЛАКОВОЙ ЛИНИИ:

Канавки, образованные на уровне шлака в печи, могут быть отремонтированы либо в пустой печи путем нанесения кремнеземной набивной массы, аналогично описанной при локальном износе. Это также может быть выполнено при работающей печи. Поддерживайте уровень металла в месте ремонта. Шлак удаляется, а рыхлая монолитная масса подается в топку за счет движения ванны, масса подтягивается к боковым стенкам и прилипает к стенке.

НЕИСПРАВНОСТИ ФУТБОЛКИ И ИХ ПРИЧИНЫ:

Срок службы печи, футерованной кремнеземом, спеченной и готовой к использованию, во многом зависит от практики футеровки и условий работы печи. В то время как обычно устанавливается непостоянный срок службы футеровки. Во многих случаях приходится сталкиваться с внезапным выходом из строя футеровки. Факторы, которые вызывают проблемы с футеровкой, перечислены ниже.

— Гранулометрический состав массы.

— Неравномерное распределение связующего.

— перегрев расплавленной ванны.

—Проникновение металла.

—Минимальное содержание шлака в металле, обеспечивающее минимальную эрозию на линии шлака.

— Потеря огнеупорного порошка.

— Трещины на границе раздела покрытия/футеровки

Огнеупорная футеровка тигельной индукционной печи – IspatGuru

Огнеупорная футеровка тигельной индукционной печи

satyendra
16 сентября 2019 г.
0 комментариев
Алюминиевая футеровка, Основная футеровка, Перекрытие в печи, Индукционная печь, Монолитные огнеупоры, Огнеупорная футеровка. Подкладка из кремнезема,

Огнеупорная футеровка тигельной индукционной печи

В сталеплавильных цехах малой мощности индукционная печь предпочтительнее в качестве удобного плавильного агрегата из-за ее высокой эффективности, низкого энергопотребления, простоты управления и хорошей производительности при различных типах из стального лома. Индукционная печь представляет собой электрическую печь, в которой тепло подается путем индукционного нагрева проводящей среды (обычно стального лома) в тигле, помещенном в водоохлаждаемую соленоидную катушку переменного тока. Индукционная катушка должна быть защищена от жидкой стали изоляционным материалом, называемым огнеупорным. Индукционная печь без тигля имеет непроводящий огнеупорный тигель, окруженный змеевиком из медной трубы. Поперечное сечение индукционной печи с огнеупорной футеровкой представлено на рис. 1.

Рис. 1. Поперечное сечение индукционной печи с огнеупорной футеровкой. . Для успешной и стабильной работы футеровки важными аспектами являются (i) использование материала футеровки надлежащего сорта и качества, (ii) тщательная и систематическая практика футеровки и (iii) постоянство условий труда.

Огнеупорная футеровка является расходным материалом, который повреждается в процессе эксплуатации индукционной печи. Количество нагревов последней футеровки известно как срок службы футеровки. При определенных повреждениях работа индукционной печи должна быть остановлена для ремонта или замены огнеупорной футеровки. Оба этих действия увеличивают время простоя печи.

Огнеупорная футеровка является важной частью индукционной печи, поскольку производительность печи напрямую связана с производительностью огнеупорной футеровки. Хорошо стабилизированная огнеупорная футеровка обеспечивает плавную работу печи, оптимальную производительность и лучший металлургический контроль. Метод футеровки, наиболее подходящий для конкретной индукционной печи, зависит от (i) мощности и конструкции печи, (ii) сырья, используемого для плавки, (iii) качества и температуры выплавляемой стали и (iv) мощности печи и т. д. Для успешной и стабильной работы огнеупорной футеровки важными аспектами являются (i) использование материала футеровки надлежащего качества, (ii) тщательная и систематическая практика футеровки и (iii) постоянство условий труда.

Надежность огнеупорной футеровки индукционной печи зависит от нескольких факторов. К ним относятся (i) правильный выбор огнеупорного материала для применения, (ii) правильный метод установки огнеупора, (iii) процедура спекания огнеупорного материала, (iv) процедура предварительного нагрева, используемая перед обычной эксплуатацией, (v) неправильный контроль футеровки износ и слишком тонкая футеровка, (vi) внезапный или кумулятивный эффект физического удара или механического напряжения, (vii) внезапный или кумулятивный эффект чрезмерной температуры в печи, (viii) Чрезмерное накопление шлака в печи , и (ix) коррозия из-за химической реакции.

Огнеупорный футеровочный материал должен обладать определенными характеристиками, такими как (i) сохранение структурной прочности при высоких температурах, (ii) химическая инертность по отношению к жидкой стали, (iii) устойчивость к тепловому удару, (iv) низкая теплопроводность , (v) низкие коэффициенты расширения, (vi) выдерживать напряжения, развиваемые термическими циклами в процессе эксплуатации, (vii) высокая стойкость к эрозии, (viii) простота монтажа, (ix) ремонтопригодность, (ix) легкость детонации, и (x) экономичность по стоимости. Обычно очень трудно судить о пригодности конкретной футеровки при различных условиях, таких как рабочая температура, плавка жидкой стали, образование шлака и мощность печи.

Огнеупорный футеровочный материал может быть формованным или неформованным (монолитный материал). Для футеровки индукционных печей обычно используют сухой монолитный огнеупор. Срок службы огнеупорной футеровки зависит от сухости огнеупорного материала, а также степени уплотнения.

Огнеупорные материалы для футеровки индукционных печей обычно представляют собой монолитные огнеупоры, изготовленные из сухого порошка, который необходимо уплотнить до получения однородной плотности. Кроме того, существуют тепловые потери за счет проводимости, конвекции и излучения, и, следовательно, улучшение качества огнеупорного материала и оптимизация толщины стенки огнеупорного материала являются важными аспектами футеровки индукционной печи.

Правильная установка огнеупорного материала важна для безопасной эксплуатации печи, а также для обеспечения достаточного срока службы футеровки. Если огнеупорный материал не уплотнен должным образом, в футеровке образуются пустоты и области с низкой плотностью, что приводит к появлению слабых мест, которые подвержены воздействию жидкой стали. Кроме того, если тигель выходит за пределы округлости, это означает, что толщина футеровки неравномерна, что приводит к снижению срока службы футеровки.

Необходимо соблюдать процедуру спекания футеровки, указанную поставщиком футеровочного материала. Если огнеупорный материал недостаточно спечен, то надлежащая связь не образуется, и материал футеровки подвержен воздействию жидкой стали и шлака. Кроме того, график спекания должен быть завершен после его начала.

Уплотнение огнеупорного материала производится пневматическими вибраторами, обычно приводимыми в действие вручную. Выполнение этого процесса вручную не может гарантировать однородную трамбовку, что может привести к сокращению срока службы огнеупора. К тому же ручной метод занимает гораздо больше времени при монтаже огнеупора.

Износ огнеупорной футеровки в индукционных печах происходит из-за (i) режущего действия острых углов незакрепленного лома и ударов во время загрузки лома, (ii) скребкового действия жидкой стали на стенку, (iii) интенсивного износа при граница раздела шлак/металл (так называемый эффект Марангони), (iv) высокий износ на стыке пол-стена, (v) износ из-за высокой турбулентности и высокой температуры и (vi) износ в менее плотной области из-за плохой установки подкладки. Помимо износа, футеровка также подвергается коррозии из-за химического воздействия сталеплавильного шлака. Химическое действие шлака зависит от степени пористости футеровки, химического состава шлака, высокой текучести шлака и продолжительного времени работы с сильно окисленным шлаком.

Одной из причин разрушения огнеупора в индукционной печи является образование мостиков. Если надлежащий размер загрузки металлолома и последовательность загрузки не поддерживаются, это приводит к закупорке или закупорке. Слипание показано на рис. 2. Слипание шлака происходит из-за неправильного удаления шлака. Огнеупор достигает температуры разрушения из-за захваченного металла (или шлака) в высокоэнергетическом индукционном поле.

Рис. 2 Перекрытие в индукционной печи

Огнеупорная футеровка индукционной печи имеет хрупкий характер и плохо сопротивляется растягивающим напряжениям. Внезапное или кумулятивное воздействие ударов и напряжений может привести к выходу из строя огнеупорной футеровки. В случае, если в индукционную печь загружается очень тяжелая шихта, необходимо сначала разместить достаточно легкого материала на дне печи, чтобы смягчить удар. Кроме того, при загрузке индукционной печи необходимо правильно центрировать загрузку, чтобы избежать повреждения стенки. Кроме того, следует избегать заклинивания металла и шлака в печи, чтобы уменьшить механическую нагрузку на огнеупорную стенку.

Температура ванны отрицательно влияет на износ футеровки. Чрезмерная температура в ванне приводит к размягчению поверхности футеровки и, как следствие, к ускоренной эрозии. Чрезмерный нагрев и неправильное охлаждение могут привести к термическим ударам, приводящим к нарушению целостности футеровки в виде растрескивания и выкрашивания.

Огнеупорная стенка индукционной плавильной печи является ключевым компонентом, который используется в качестве изоляционного слоя. Изготавливается из кислой, нейтральной или основной набивной массы. На огнеупорную стенку непосредственно влияет термоциклирование высокотемпературной жидкой стали в печи. Для него легко происходит разрушение от термической усталости из-за больших термических напряжений фазового превращения, и он имеет меньший срок службы. Это может привести к серьезным производственным авариям. Поэтому проблема срока службы огнеупорной стенки всегда была в центре внимания при ее применении в промышленности.

Правильная и надлежащая огнеупорная футеровка важна для безопасной эксплуатации индукционной печи. Выбор огнеупорного материала зависит от типа шихты, т.е. кислой, основной или нейтральной. Долговечность тигля зависит от размера зерен, способа набивки, состава шихты, скорости нагрева и охлаждения печи. Огнеупорные материалы должны быть устойчивы к тепловому удару и иметь диапазон теплопроводности. Они должны сохранять свою прочность даже при высоких температурах.

Материалы на основе кремнезема (SiO2), магнезии (MgO) или оксида алюминия (Al2O3) являются наиболее распространенными огнеупорными материалами. По химическому составу огнеупоры делятся на кислотные, основные и нейтральные. Огнеупоры на основе диоксида кремния являются кислыми, огнеупоры на основе магнезии являются основными, а огнеупоры на основе оксида алюминия являются нейтральными.

Обычно выбор огнеупора зависит от типа шлака, образующегося при плавке. Если шлак содержит большое количество кислотных компонентов, то используется кремнеземная футеровка. Для шлаков с высоким индексом основности подходят магнезитовые футеровки. Футеровка из кремнезема обладает хорошей стойкостью к термическому удару, но плохой стойкостью к сталеплавильным шлакам. Он подвергается коррозии в результате химического взаимодействия, когда при производстве стали образуется основной шлак. Футеровка из магнезита химически более совместима, но имеет плохую стойкость к тепловому удару и во время эксплуатации образует вертикальные трещины. Нейтральная футеровка имеет преимущество как перед силикагелем, так и перед базовой футеровкой с точки зрения химической реакции и термостойкости. Набивная огнеупорная масса, используемая для нейтральной футеровки в индукционной печи, состоит в основном из Al2O3 с добавлением MgO в матрицу, что приводит к образованию на месте шпинели (Al2O3.MgO) при температуре плавления стали. Это образование шпинели на месте связано со значительным увеличением объема, что обеспечивает жесткую структуру. Он также обеспечивает твердый спеченный огнеупорный поверхностный слой ванны с жидким металлом, что обеспечивает хорошую устойчивость к эрозии.

Огнеупоры на основе диоксида кремния уже давно являются стандартом для футеровки безтигельных индукционных печей для производства стали. Традиционные футеровочные материалы включают заполнитель кремнезема высокой чистоты с термоотверждающимся связующим на основе бора, как правило, в форме оксида бора или борной кислоты. Типичный химический состав кремнеземной набивной массы: SiO2 – не менее 99 %, Al2O3 – не более 0,6 %, оксиды железа – не более 0,2 % и оксид кальция (известь) – не более 0,1 %. Размерная доля набивной массы кремнезема обычно составляет 33 % в диапазоне от – 4 мм до 1 мм, 30 % в диапазоне от – 1 мм до 0,20 мм, 17 % в диапазоне от – 0,20 мм до 0,06 мм. мм, а 20 % менее 0,06 мм. Насыпная плотность огнеупора находится в диапазоне от 2,0 т/куб.м до 2,2 т/куб.м. Температура размягчения огнеупора составляет около 1280°C. Значение PCE обычно соответствует номеру ASTM 31-32.

Одним из основных недостатков огнеупоров на основе SiO2 является образование низкотемпературных продуктов коррозии плавления, вызывающих сильную и быструю эрозию. При высокой температуре и низком давлении кислорода SiO2 диссоциирует на SiO (г) и кислород (г). За счет этой диссоциации расходуется футеровка и повышается содержание кислорода в жидкой стали в ванне.

Типичный химический состав нейтральной набивной массы: Al2O3 – от 86 % до 88 %, MgO – от 7 % до 13 %, оксид хрома (Cr2O3) – 4 %, SiO2 – не более 0,5 %, Fe2O3 – не более 0,2 % и TiO2 – не более 0,2 %. Размерная доля нейтральной набивной массы колеблется от 0 мм до 5 мм. Он имеет шпинельную керамическую связку и имеет максимальную температуру применения 1750 ° C.

Нейтральные огнеупоры на основе Al2O3 имеют огнеупорную связку на основе шпинели, которая обладает высокой огнеупорностью, отсутствием образования низкотемпературной жидкости со шлаком и превосходной коррозионной стойкостью к химическому воздействию. Кроме того, шпинель Al2O3-MgO обладает дополнительной способностью поглощать FeO и MnO (оксид марганца) на свободных вакансиях, присутствующих в кристаллической структуре, что вызывает увеличение вязкости шлака и, следовательно, меньшую инфильтрацию шлака.

Основная футеровка изготавливается либо из природной карбонатной руды магния, либо синтетическим путем из магнезии морской воды. Используются два типа связей: спинальная (MgO.Al2O3) или силикатная (2MgO.SiO2). Типичный химический состав основной набивной массы с силикатной связкой: MgO – около 88 % и SiO2 – не более 8 %. Размерная доля основной набивной массы колеблется от 0 мм до 5 мм. Максимальная температура применения 1750 градусов Цельсия. Температура спекания 800 град С.

Основные огнеупоры очень чувствительны к термоциклированию. В этих огнеупорах выкрашивание является основным механизмом износа. Из-за высокого теплового расширения тепловые циклы создают значительные напряжения, которые могут превысить допустимый уровень материала и привести к преждевременному выходу из строя.

Сравнение других свойств огнеупорных материалов трех типов приведено в Табл. 1.

903 10 903 03

Табл. 1 Сравнение свойств огнеупорных материалов
Тип материала		На основе кремнезема	На основе алюминия 90 307	Магнезиальная основа
Свойство	Единица измерения
Натуральный		Кислый	Нейтральный	Основной
Температура плавления	град С	1723	2050	2800
Свободная энергия при 1450 град С	k Дж/моль	-594	-758	-732
Средняя теплопроводность от 0°С до 1200°С	Вт/м·к	1,7	2,6	4
Коэффициент расширения между 0°С и 1200°С	x 1000000	12,2	8. 2	1.8
Относительная стоимость тонны материала		Низкая	Высокая	Высокая

Выбор правильного огнеупорного материала для данного применения плавки и выдержки имеет важное значение. Выбор правильного огнеупорного материала зависит от нескольких факторов, таких как (i) температура плавления, (ii) время выдержки, (iii) объем, (iv) индукционное перемешивание, (v) качество, размер и форма лома, (vi) добавки и легирование агенты и т. д.

Огнеупорная футеровка индукционной печи должна иметь правильную толщину, чтобы избежать разрыва из-за проникновения жидкого металла. Детектор земли в индукционных печах помогает контролировать состояние футеровки печи. Это, по существу, контролирует потенциал между токопроводящей катушкой и жидким металлом, заземленным через антенну, и дает сигнал в случае (i) пленки жидкого металла, которая проникла в футеровку и затвердела рядом с катушкой, (ii) жидкий металл проник через футеровку и прикосновение к змеевику, (iii) металлическая полоса или металлическая пыль на змеевике извне, заземление через физический контакт между змеевиком и ярмом, и (iv) запотевание змеевика во время спекания тигля и/или утечка воды через катушка.