Футеровка как способ оптимизации работы мельницы

—>

Футеровка печей

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

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

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

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.

—>

Мельничная футеровка — казалось бы, далеко не ключевой элемент конструкции, «расходник». Однако именно от её характеристик зависит и эффективность помола руды, и совокупное количество простоев, вызванных необходимостью замены.

Обратимся к опыту одного из российских золотодобывающих предприятий. Долгое время в ходу здесь была обычная «марганцовка».

Срок службы составлял 4-5 месяцев, при этом 10-15% футеровочных блоков на фабрике меняли ещё в процессе эксплуатации — они выходили из строя раньше срока.

Специалистам подобные поломки отлично известны: трещины футервочного блока, обрывы по болтовым соединениям, вылом перемычек разгрузочных решёток. КИО (коэффициент использования иоборудования) оборудования в итоге не превышал 0,85.

Не так давно предприятие решилось на эксперимент — установку хроммолибденовой футеровки. Первая же партия прослужила более 7 месяцев, случаев преждевременного выхода из строя не было. КИО оборудование удалось поднять до 0,93.

Так реально ли оптимизировать работу мельничного оборудования с помощью замены футеровки?

Классический футеровочный материал или новации?

Классическим футеровочным материалом, пожалуй, следует назвать уже упомянутую «марганцовку» — марганцовистую сталь. Сталь Гадфильда 110Г13Л — это действительно замечательный материал, он отлично показывает себя при изготовлении гусеничных траков, однако это не совсем то, что нужно для мельничной футеровки.

«Традиционные сплавы марганцовистого литья производятся на многих площадках в разных уголках России.

Серьёзная ценовая конкуренция в этом сегменте зачастую не позволяет поставщикам выдерживать нужную технологию, что приводит к неравномерному качеству отдельных элементов комплекта футеровки и может являться причиной незапланированных простоев мельницы.

Футеровочные элементы набирают повышенную твёрдость в процессе естественного наклепа, но теряют износостойкость после определённого уровня износа.

Основными проблемами марганцовистого литья являются достаточно большие отклонения линейных размеров, раковины на поверхности (особенно опасны в местах посадки болтов), нестабильное качество элементов из разных партий отливки.

Кроме того, осложняется демонтаж футеровки в связи с большим наплывом металла соседних элементов», — объяснил директор ООО «МГМ-Групп» Максим Кузнецов.

Хроммолибденовую футеровку можно считать новым словом рынка и новым его трендом – в последние годы популярность материала растёт. Отливка относится к классу конструкционных сталей и обладает высокой точностью и гладкостью поверхности.

Преимуществом материала Максим Кузнецов называет постоянную твёрдость, которую металл сохраняет на протяжении всего периода эксплуатации. По его словам, срок службы хроммолибдена превышает срок службы аналогов марганцовистого литья на 20-40%.

«С приходом на рынок России и стран СНГ иностранных производителей мельничного оборудования и футеровок начали активно внедряться новые стали, такие как хроммолибден, различные модификации хромистого и марганцовистого литья.

Местные производители футеровки тоже пытаются экспериментировать с составом своего литья», — уточняет генеральный директор ТОО «Восток Композит» Олег Боронин.

Не металлическая футеровка: керамическая, резинометаллическая, резиновая

Впрочем, для изготовления мельничной футеровки используют не только металл. Да, основным материалом остаётся сталь, но внедряются и другие варианты.

«Мельничное оборудование используется в разных областях промышленности, поэтому футеровка для каждой машины индивидуальная.

Это могут быть алюмооксидная керамика, резинометаллическая футеровка, также используются компаунды заполняющие пустоты между корпусом мельницы и футеровкой, такие как футеровочная смесь HARD BLEND», — поясняет руководитель строительного направления ООО «Промуниверсал Сервис» Евгений Журба.

Читайте также: Алюмооксидная керамика

«Выбор материала футеровки обуславливается прежде всего условиями работы оборудования. Если на первой стадии мокрого измельчения в основным используется металлическая футеровка (иногда резинометаллическая), то на второй, третьей и последующих стадиях активно применяются резиновые футеровки.

Если говорить про сухой помол, то здесь основной материал футеровки — металл, хотя на новых импортных мельницах встречается керамическая футеровка», — рассказал подробнее Олег Боронин.

Читайте также: Резинометаллическая футеровка

Максим Кузнецов также добавил, что применение композитной резинометаллической футеровки уместно, в основном, для мельниц с ограничениями по давлению на грунт или усилию привода. Здесь металлическая футеровка несёт угрозу технологическому оборудованию.

Готов ли рынок заменить классическую футеровку на более эффективный материал?

Альтернатива классике, таким образом, есть. Однако нельзя сказать, чтобы новые материалы сегодня внедрялись повсеместно.

Рынок добычи и переработки сырья всё-таки следует назвать довольно консервативным. Хотя бы потому, что результаты здесь не сиюминутные.

Представьте: много лет фабрика работала со сталью Гадфильда и вот, получив интересное предложение от разработчиков, всё-таки решилась на перемены.

Новую футеровку поставили, но старая всё ещё дохаживает. Потом происходит демонтаж и монтаж, после чего альтернативная футеровка работает в течение нескольких месяцев. Потом аналитика и принятие решений. В итоге конкретные результаты доступны только через год.

«Современные предприятия по-разному относятся к инновациям. В любом случае, прежде чем заменить футеровочный материал на более эффективный, инновационный, фабрика проводит промышленные испытания.

По результатам определяют эффективность внедрения такого решения, а также экономическую составляющую», — комментирует Евгений Журба.

Да и не каждое предприятие в принципе решится на внедрение новых материалов. Ведь это риск сбоя производственного процесса, а значит, финансовых потерь.

«Если говорить про предприятия, построенные в советское время и использующие старое оборудование, то здесь традиционно используется литая футеровка из стали 110Г13Л, и изменить что-то очень сложно.

Одна из причин, это то что существуют отработанные годами технология и графики ремонтов, вторая — то, что в советское время при каждом крупном перерабатывающем предприятии открывалось своё литейное производство, где изготавливается новая и вторично перерабатывается использованная футеровка», — комментирует Олег Боронин.

Второй существенный момент — это цена. Хроммолибденовая футеровка в любом случае оказывается дороже «марганцовки». Если вернуться к примеру, с которого мы начали сегодняшний разговор о футеровке, то разница в цене — в три раза.

Но с другой стороны, даже если бы новая футеровка отстояла те же четыре месяца, что и её предшественник-«классик», она бы уже окупилась — только за счёт того, что мельницу всё это время не пришлось бы останавливать.

Специалисты предприятия посчитали, что для оправдания разницы в цене литья КИО достаточно было бы увеличить на 0,01. Благодаря новой футеровке удалось прибавить 0,08.

Подчеркнём: производительность оборудования выросла на 8%. Это в принципе очень хороший результат. Если бы золотодобывающее предприятие поставило перед собой такую задачу без изменения подхода к футеровке, речь бы шла о совершенствовании технологии и существенных инвестициях. Мы же говорим о том, что фабрика просто заменила футеровку.

Другой вопрос, что подобный подход — расчёт такого рода — применяется далеко не везде, и этот самый мониторинг показателей эффективности работы предприятия в ходу пока не повсеместно.

Об этом же говорит специалист компании «Армет» — интервью вы можете прочитать на станицах текущего номера.

В авангарде

Олег Боронин упомянул старые предприятия советского образца.

Однако наша промышленность сегодня состоит не только из них.

Строятся новые фабрики, там ставят более современное оборудование. А на него устанавливают футеровку из новых материалов — более дорогую, но с большим ресурсом, инновационным дизайном и меньшим весом. Кроме того, старые фабрики также переживают модернизацию.

«В основном на качество металла обращают внимание золотодобывающие и медные предприятия, на которых потери от простоя мельницы исчисляются десятками тысяч долларов в час.

Здесь также применяются наборы оборудования для замены футеровки (манипуляторы, молоты для выбивания болтов, профессиональные гайковерты и пр.)», — рассказал Максим Кузнецов.

«Первыми волну инноваций в области футеровок и других новых материалов подхватывают, конечно, золотодобывающие предприятия.

Но на сегодня, я думаю, от них не отстают предприятия, добывающие полиметаллические руды, производящие химию и удобрения, обогащающие уголь и др.», — согласен Олег Боронин.

«Многие предприятия уже понимают различия в качестве и цене футеровки. Зачастую финансовые потери от простоев оборудования за 1-2 часа превышают экономию на приобретении комплекта футеровки.

Всё большую популярность набирают многолетние контракты, когда поставщик футеровки напрямую заинтересован в увеличении срока службы каждого последующего комплекта, чтобы снизить металлопотребление в течение согласованного срока.

Тем самым при той же сумме выручки поставщик несёт меньшие затраты. А потребитель при том же бюджете существенно увеличивает КИО оборудования. Ситуация WIN-WIN», — продолжает Максим Кузнецов.

«Если футеровочный материал на начальном этапе более дорогой, но показывает более эффективные показатели в итоге, его цена ложится на весь срок эксплуатации — предприятие получает выгоду на перспективе.

Любые производства, в том числе и золотодобывающие компании, стремятся уйти от простоев, используя эффективные материалы с долгим сроком эксплуатации», – отметил Евгений Журба.

Форма футеровочных элементов

Мы подробно поговорили о материале для мельничной футеровки, однако есть и ещё и другой аспект — геометрия. Изменение формы футеровочных элементов также оборачивается оптимизацией их работы.

Нет, революция здесь невозможна — всё-таки оборудование диктует свои требования. Однако возможности для совершенствования тоже есть.

Производители футеровочных элементов объясняют: дизайн деталей влияет и на срок их службы, и на удобство монтажа/демонтажа.

Также, как и состав материала, геометрия определяет производительность технологического оборудования. Правда, поставщики «умной» футеровки ограничены в модификациях существующей сверловкой мельниц, которая зачастую далека от идеальной. Но всё-таки «изыскивать резервы» удаётся.

«В моём опыте был такой случай, когда обогатительной фабрике в Казахстане по рекомендации производителя футеровка классического дизайна была заменена на волновую футеровку (без соответствующего исследования), что привело к потере производительности мельницы.

Противоположный пример: замена классических разгрузочных элеваторов мельниц ММС (ММПСИ) на турбоэлеваторах приводит к увеличению производительности по готовому классу на 7-15%», — делится опытом Олег Боронин.

— увеличение срока службы при переходе с марганцовки на хромомолибденовые лифтеры барабана мельницы ММС70х23 на 70% и многие другие эффекты», — отмечает Максим Кузнецов.

Директор «МГМ-Групп» также добавил, что для 5 разных потребителей, эксплуатирующих мельницы ММС(МПСИ)70х23, компания создала 5 различных типоразмеров футеровочных элементов.

Да и каждая новая поставка производителя одному и тому же партнёру имеет, как правило, нововведения и отличается от предыдущей.

Участники рынка

Такой подход производителей свидетельствует о том, что рынок футеровки – это территория высокой конкуренции. Индивидуальные решения обычно значатся в списке преимуществ предприятия: всё-таки производители старой закалки работают по стандарту: вот «Футеровка №1», а вот — «Футеровка №2», и далее по каталогу. Это, условно говоря, первая группа производителей: «литейки» при добывающих объектах.

ЭКСПЕРТ

«Потребители, приобретая более дорогую, но при этом более эффективную футеровку, в первую очередь получают:

а) увеличение межремонтных интервалов, а это

• уменьшение затрат на содержание ремонтных служб,
• увеличение объёма готового продукта на единицу времени;

• уменьшение времени на перефутеровку,
• снижение травматизма при замене футеровки,
• снижение вибрации и шума в процессе эксплуатации оборудования,
• уменьшение затрат на электроэнергию,
• увеличение срока службы приводных и опорных устройств мельницы.

И, в конечном счёте, уменьшение затрат на футеровку на тонну готовой продукции и увеличение (КИО)».

Вторая группа — это производители мельничного оборудования, которые создают для своей продукции в том числе и футеровку.

«ОЕМ поставщики оборудования как правило не играют серьёзной роли на рынке футеровки, многие из них сами зачастую пользуются услугами субпоставщиков», — говорит Максим Кузнецов.

«Производители оборудования заходят на футеровочный рынок, устанавливая свою футеровку на новые мельницы, для сохранения гарантии на оборудование и технологических параметров рекомендуют использовать футеровку их же производства в дальнейшем.

Но по окончании гарантии в большинстве случаев потребители выбирают специализированные компании», — согласен Олег Боронин.

Ну и третий пласт рынка — те самые специализированные компании, которые сегодня и осуществляют основные поставки футеровочных материалов.

Поскольку они сотрудничают с производителями мельниц, то бывает и так, что машина уже поставляется с футеровкой, созданной такой вот сторонней организацией.

Производители считают, что такая расстановка сил сохранится и в будущем.

Текст: Анна Кучумова

Казахстан, г. Усть-Каменогорск ул. Ползунова, 114/2 тел.: +7 7232295722, +7 7772751722 e-mail: info@kompozit.kzwww.kompozit.kz

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №5, 2019,Теги:Восток Композит</li>инновации</li>мельница</li>футеровка</li></ul>

Значение слова Футеровка по Ефремовой:

Футеровка — 1. разг. То же, что: футерование. 2. Облицовочныйслой из огнеупорного, химически стойкого и теплоизоляционного материала, которым покрывается внутренняя поверхность металлургических печей, паровых котлов, ковшей и т.п.

Футеровка в Энциклопедическом словаре:

Футеровка — (от нем. Futter — подкладка) — защитная внутренняя облицовка(напр., из кирпичей, блоков) печей, топок, труб, емкостей и т. д.Различают футеровку огнеупорную, химически стойкую и теплоизоляционную, апо химическому составу — кислую и основную.

Значение слова Футеровка по словарю Ушакова:

ФУТЕРОВКА (тэ), футеровки, мн. нет, ж. (тех.). 1. Действие по глаг. футеровать. Футеровкатопки. 2. Внутренняя облицовка,обмуровка дымовых труб, печей для плавки металлов, делающаяся из огнеупорных материалов.

Значение слова Футеровка по словарю Брокгауза и Ефрона:

Футеровка — Печи, в которых производится нагревание металлов при различных металлургических процессах, устраиваются из материалов, обеспечивающих их прочность и устойчивость — кирпича, чугуна и железа. Но все эти материалы не в состояниипротивостоятьдействию высокой температуры, при которой совершаются эти процессы, неизбежным колебаниям температуры и влиянию химических реакций, их сопровождающих. Ввиду этого, все рабочие пространства печей, приходящие в соприкосновение с металлом или газами высокой температуры, одеваются изнутрислоем огнеупорных и устойчивых к химическим влиянием материалов, которые и защищают от разрушенияостальноймассив печи. Эта внутренняя огнеупорная одежда печей называется их футеровкой. Для Ф. применяются различные горные породы или глина,притом, или в виде отдельных камней (естественных или искусственных), или в виде пластической массы. Все футеровочные материалы разделяются на три класса: A) материалы, основнуючасть которых составляет кремнезем. B) материалы, основную часть которых составляет глина (гидросиликат глинозема) и C) смешанные материалы, не подходящие под классы A и B. Материалы класса A бывают: 1) естественные (в виде камней, вытесанных из кусков горной породы) и 2) искусственные (в виде кирпичей, отпрессованных из предварительно измельченных горных пород). В качестве естественных камней применяются: a) в виде цельных камней — песчаники,кварц,пудинг(конгломерат) — для Ф. доменных печей. кремнистый сланец — для пламенных печей. гранит — для печей, не развивающих самых высоких степеней жара. b) в измельченном виде — ганистер (кварцевые зерна с содержанием 1—7% Fe ₂ О ₂ и Аl ₂ О ₃, связанные глинистым веществом), который идет на Ф. Бессемеровских конвертеров. Искусственная кремнеземистая Ф. выделывается в виде так называемых динасовых кирпичей. Для этого тонкоизмолотый,чистый кварц связывается 1—2% известкового или глинистого вещества и прессуется в кирпичи, которые обжигаются до белого каления (расход горючего при этом втроебольше, чем при обжиге обыкновенного строительного кирпича). Под действием жара, кирпичи эти несколько вспучиваются, под влиянием же резких колебаний температуры — легко растрескиваются. Футеровочные материалы класса B применяются исключительно в искусственном их приготовлении, так как естественные гидросиликаты глинозема при нагревании теряют воду. К этого рода материалам принадлежат: a) бокситный кирпич. Для его приготовления берется природный гидрат глинозема, содержащий примесь окиси железа и известный под именем боксита, обжигается, измельчается, смешивается с небольшим количеством воды и свежей огнеупорнойглины, формуется в кирпичи, которые вновь обжигаются, причем значительно усаживаются. b) обыкновенный огнеупорный (шамотный) кирпич, состоящий главным образом из огнеупорной глины с примесью тощего вещества (обожженной шамоты), предупреждающего усыхание и растрескивание, к которым очень склонна глина. Свежая шамотная масса или перемолотые шамотные кирпичи, уже бывшие в употреблении, замешиваются таким количеством свежей огнеупорной глины, чтобы получилось густое тесто. В него для тощести замешиваются иногда зерна кварца (крупности гороха), а в специальных случаях — зерна графита, кокса или древесного угля. Подмесь мелкой кварцевой муки, железной окиси, щелочей и т. п. уменьшает огнестойкость кирпича. К классу C принадлежат следующие огнеупорные материалы: 1) основные набойки, 2) угольный кирпич и 3) огнеупорные растворы. В качестве основных материалов применяются отчасти железные окислы: руды, молотовая окалина, богатые железной окисью шлаки и (в новейшее время)хромистыйжелезняк в виде так называемых хромистых кирпичей.Практика показала, однако же, что степеньогнестойкости не выкупает высокой цены последних. Большим распространением в качестве основных футеровочных материалов пользуются кирпичи из извести или магнезии, или из обоих этих веществ одновременно. Наичаще для этой цели применяется доломит, который обжигается в вагранках до белого каления, при котором он уже начинает оплывать. Послеохлаждения, его размалывают, отсеивают, смешивают с 3—8% глины (предварительно обезвоженной вывариванием) и формуют в кирпичи, иногда же употребляют в дело прямо в виде пластической массы. Как масса, так и кирпичи подвергаются, однако, перед употреблением в дело, новому обжигу. Еще стойчемагнезитовые кирпичи, приготовляемые из обожженного до оплывания магнезита, смолотого в муку и отпрессованного на гидравлическом прессе. Отформованные кирпичи подвергаются сильному обжигу. Магнезитовая масса (подмешанная для связности дегтем, растворимым стеклом и т. п.) применяется на набивку Ф. и непосредственно. Пробовали применять для Ф. известковые кирпичи, но они оказались непригодными. Несравненно лучшими оказались коксовые кирпичи, приготовляемые следующим образом: сухой,бедный содержанием золы кокс мелется в муку, смешивается со смолой или каменноугольным дегтем (до 20%), набивается в формы, по выемке из них высушивается медленно (в течение двух недель) на слабом жару и затем обжигается в герметически закрытых муфелях без доступа воздуха. Принимая в расчет его легкость, коксовый кирпич выходит не дороже шамотного и служит весьмахорошо, за исключением, однако, тех случаев, когда, по характеру происходящего металлургического процесса, он подвергается (при высокой температуре) действию окисляющих газов, богатых железом шлаков или расплавленного, бедного углеродом железа. К этому же классу футеровочных материалов принадлежат огнеупорные растворы, применяемые для заполнения швов при кладке огнеупорных кирпичей. Состав им придают обыкновенно сходный с тем, какой имеют самые кирпичи. Для основной Ф. растворы составляются из обожженных доломита или магнезита, цементированных смолой, или из обожженного, перемолотого, отсеянного и смоченного водой магнезита. Иногда в качестве раствора берется доломитовое молоко или же просто сухая магнезитовая мука. Растворы для не основных камней замешиваются на воде из молотых песка, извести, доменных шлаков, стекла, шамоты и т. п. Швы должны быть возможно тонкие, для чего кирпичи перед кладкой тщательно притираются один к другому. В некоторых металлургических процессах печная Ф. не только предохраняет стены, под и нёбо рабочего пространства печи от разрушения действием жара, но и сама участвует в химических реакциях, способствуя получению продукта желаемых качеств. В. Кнаббе. Δ. .

Определение слова «Футеровка» по БСЭ:

Футеровка (от немецкого Futter — подкладка, подбой)защитная внутренняя облицовка тепловых агрегатов и их частей (печей, топок, ковшей, боровов, труб и др.), а также химических аппаратов, травильных ванн и т.п. Выполняется из кирпичей, плит, блоков, бетонов, набивных масс и т. н. торкретмасс. В зависимости от назначения и вида материала Ф. может быть огнеупорной,кислотоупорной, теплоизоляционной. Ф. иногда называют также наружную защитную облицовку элементов агрегатов, если тепловые потоки, агрессивные агенты и т.п. действуют на эти элементыснаружи.

Футеровка доменной печи на заводе в Серене

Футеро́вка (нем. Futter «подкладка, подбой») — облицовка огнеупорными, химически стойкими, 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.

Футеровка доменной печи

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

Применяемые огнеупоры

Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высокоглинозёмистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют SiО₂ и Аl₂О₃. Для доменных печей стандартом предусмотрено три сорта шамотных изделий с содержанием Аl₂О₃ соответственно не менее 43, 41 и 39 %; они отличаются повышенной плотностью и прочностью, высокой огнеупорностью (> 1750 °C), низким содержанием Fe₂О₃ (5 %). Кирпич с более высоким содержанием Аl₂О₃ применяют для кладки низа печи, а с более низким — для кладки верха. Кроме того, для кладки печей объёмом «1033 м* стандартом предусмотрена марка шамота с меньшим (* 37 %) содержанием Аl₂О₃, меньшей огнеупорностью (> 1730 °C), прочностью и плотностью. Кирпич может быть длиной 230 мм (нормальный) и 345 мм (полуторный). Применение кирпичей различной длины обеспечивает хорошее переплетение швов кладки. Высокоглинозёмистый муллитовый кирпич, применяемый для кладки лещади, содержит > 63 % Аl₂О₃ при огнеупорности > 1800 °C. Доменный карбидокремниевый кирпич содержит > 72 % SiC и > 7 % азота и отличается от огнеупоров на основе Аl₂О₃ и SiO₂ заметно большей прочностью и теплопроводностью. Углеродистые блоки изготовляют из кокса и обожжённого антрацита с добавкой в качестве связующего небольшого количества каменноугольного пека. Длина блоков достигает 3-4 м, они прямоугольного сечения 400×400 и 550×550 мм. Блоки в комбинации с высокоглинозёмистым кирпичом больших размеров (400 × 200 × 100 мм) применяют для кладки самой нижней части печи — лещади. Швы между огнеупорными кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпича. Мертель — это порошок, состоящий из измельчённого шамота и огнеупорной глины. Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно-активных и клеящих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их пластичности. Для заполнения швов между углеродистыми блоками применяют углеродистую пасту, состоящую из кокса и смоло-пека. Зазор между блоками допускается не более 0,5 мм для вертикальных и не более 1,5 мм для горизонтальных швов.

Лещадь

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

Горн

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

Шахта и распар

Кладку распара и охлаждаемой части шахты (~2/3 её высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41-42 % Аl₂О₃) или карбидокремниевого кирпича, а кладку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержащего > 39 % Аl₂О₃. Кирпичи укладывают в два—три ряда вперевязку. Кладка шахты с распаром может быть толсто-, средне- и тонкостенной. В прежние годы широко применяли толстостенную кладку (толщина верха шахты 800—900 мм и до 1300 мм в районе распара) с горизонтальными холодильниками, заглубленными в кладку и служащими её опорой. Однако в связи с тем, что холодильники расположены на расстоянии друг от друга, плохо охлаждается кожух, и после износа футеровки возникают его местные перегревы, вызывая термическую деформацию и возможность появления трещин. Кроме того, вырезы в кожухе для установки горизонтальных холодильников снижают его прочность и делают кожух менее герметичным. В связи с этим в последние годы делают тонко- и среднестенные шахты. Тонкостенная шахта (и распар) имеет в охлаждаемой части толщину кладки 230—345 мм и в верхней неохлаждаемой части 575—690 мм с охлаждением вертикальными ребристыми холодильниками, причем часть холодильников имеет горизонтальные выступы, которые служат опорой для кладки и способствуют удержанию гарнисажа. Среднестенная шахта имеет толщину кладки в охлаждаемой части 575—900 мм и в неохлаждаемой 700 мм, охлаждение либо комбинированное из вертикальных ребристых холодильников в сочетании с горизонтальными, либо из вертикальных ребристых холодильников, имеющих горизонтальные выступы. В распаре и охлаждаемой части шахты по мере износа кирпича образуется слой гарнисажа. С тем, чтобы уменьшить давление от расширяющейся при нагреве кладки на кожух печи и предотвратить его разрыв, между футеровкой и вертикальными холодильниками по всей высоте печи (кроме распара) предусматривают зазор в 70—200 мм, заполняемый шамото-асбестовой или пластичной углеродистой массой.

Колошник

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

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

Галерея

• Зумпф системы газоочистки агломашины, изготовленный из износостойкого материала увеличивает срок службы в 2—4 раза.

• Футеровка ковша реклаймера даёт возможность реже прибегать к ремонту.

• Пульпа реже изнашивает течку после футеровки, которая ещё и предотвращает налипание материала.

• Футеровка воронки предотвращает преждевременный износ абразивным материалом.

• Элементы аспирационной системы агломашин изготовлены из износостойкого материала, что увеличивает межремонтный период.

• Снижение износа циклона промывателя на аглофабрике благодаря футеровке.

Примечания

1. ↑Футеровка // Большой толковый словарь русского языка: А-Я / РАН. Ин-т лингв. исслед.; Сост., гл. ред. канд. филол. наук С. А. Кузнецов. — СПб.: Норинт, 1998. — 1534 с. — ISBN 5-7711-0015-3.

Эта страница в последний раз была отредактирована 11 сентября 2018 в 11:29.

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.

Содержание

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.

Использование плитки для облицовки каминов и печейСоставляющие кладочного раствора, их пропорцииИзразцовая плитка — искусство изразцов как украшение печиИспользуемые источники:

• http://sdelaikamin.ru/uhod-za-pechyu/futerovka-pechi-chto-eto-i-dlya-chego-115
• https://dprom.online/mtindustry/futerovka-kak-sposob-optimizatsii-raboty-melnitsy/
• https://xn—-7sbbh7akdldfh0ai3n.xn--p1ai/futerovka.html
• https://wiki2.org/ru/футеровка
• https://pechi.guru/kladka-pechi/futerovka-pechey-chto-eto-takoe.html