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 состоянии противостоять действию 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 изнутри слоем огнеупорных и устойчивых к химическим влиянием материалов, которые и защищают от разрушения остальной массив 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, основную часть 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% Fe₂О₂ и Al₂О₃, связанные глинистым веществом), который идет на Ф. Бессемеровских конвертеров. Искусственная кремнеземистая Ф. выделывается в виде так называемых динасовых кирпичей. Для этого тонко измолотый, чистый кварц связывается 1—2% известкового или глинистого вещества и прессуется в кирпичи, которые обжигаются до белого каления (расход горючего при этом втрое больше, 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 огнеупорной глины, 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) хромистый железняк в виде так называемых хромистых кирпичей. Практика показала, однако же, что степень огнестойкости 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. После охлаждения, 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 стойче магнезитовые 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 весьма хорошо, 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.