2118~
PROCEDE DE MOULAGE DE PIECES EN FONTE OU EN TOUT AUTRE ~
METAL PRESENTANT UNE TEMPERATURE DE FUSION ELEVEE ~ ;
, ' DESCRIPTION
Domaine technique La présente invention a pour objet un procédé pour mouler des pièces en fonte ou en tout 10 autre métal présentant une température de fusion -élevée. ~ -.
Elle trouve des applications dans de nombreux domaines de l'industrie nécessitant des pièces -en fonte ou en un autre métal ayant une température de fusion élevée. En particulier, elle trouve une application dans l'industrie nucléaire pour le recyclage de métaux ferreux susceptibles d'être radioactifs.
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20 Etat de la technique --De nombreux procédés de moulage de pièces en fonte sont actuellement connus.
Un premier procédé consiste à utiliser un moule en sable dans lequel est coulée la fonte. Ce procédé est généralement mis en oeuvre pour réaliser des pièces d'un volume important nécessitant une fabrication à l'unité. Or, le sable est un matériau susceptible d'être contaminé au contact de la fonte ~
30 radioactive. Aussi, pour être utilisées dans une ~ `
installation nucléaire ventilée et continuellement en -dépression, les pièces en fonte ainsi moulées doivent -~
subir un contrôle de leur radioactivité. Ce procédé
conduit donc à une grande quantité de dechets dont l'élimination est onéreuse.
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Un second procédé consiste à utillser un moule en coquille comportant une coquille interne et une coquille externe entre lesquelles est coulée la fonte. Les coquilles sont ensuite refroidies, généralement par une circulation de fluides, pour permettre le démoulage de la pièce. Ce procédé a pour inconvénient d'être rigide i il ne peut donc etre mis en oeuvre que pour des formes simples et, de préférence, pour la fabrication de pièces en série. En outre, les coquilles étant refroidies par la circulation d'un fluide, des risques de contact du fluide avec la fonte en fusion sont à prévoir ; aussi, un tel procédé ne peut etre mis en oeuvre dans une installation nucléaire.
Un troisième procédé de moulage consiste à
projeter la fonte en fusion sur une coquille centrale tournant rapidement et refroidie par un fluide. Il s'agit d'un procédé de moulage par centrifugation. Ce procédé présente des inconvénients sensiblement identiques à ceux du second procédé présenté ci-dessus.
De plus, ce procédé présente un risque de rupture de la ~- partie tournante dont les conséquences pourraient être , considérables. La mise en oeuvre d'un tel procédé ne peut donc pas être envisageable dans une installation nucléaire du fait de son manque de fiabilité.
Par ailleurs, il est connu de mouler des ~; pièces en plomb en utilisant des coffrages collaborants, c'est-à-dire des coffrages dont au moins une partie dudit coffrage adhère au plomb pour former la pièce désirée.
Le plomb présentant un point de fusion nettement inférieur (325C) au point de fusion de la fonte (1 200C), ainsi que de l'acier et de bien d'autres métaux, il ne peut pas être mis en oeuvre pour "
~ B 11717.3 BM
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réaliser des pièces en fonte ou en tout autre métal :::, ,.g ~:
ayant une température de fusion élevée. -: . .: ,.
Exposé de l'inventlon -La présente invention a justement pour objet un procédé pour mouler des pièces en fonte (ou en d'autres métaux à température de fusion élevée) au moyen de coffrages collaborants, appelés aussi enveloppes ; pour une application à l'industrie nucléaire, le métal utilisé pour mouler la pièce peut être un métal recyclé plus ou moins radioactif.
De façon plus précise, ce procédé pour mouler des pièces en métaux présentant des températures de fusion élevées consiste, pour chaque pièce à mouler, à :
- réaliser une enveloppe par assemblage de tôles en un premier métal, - disposer des granulats autour de cette enveloppe, - couler un second métal en fusion dans ladite enveloppe, - après refroidissement et solidification du second métal, retirer les granulats, ledit second métal ~-~ solidifié collaborant avec l'enveloppe en premier -métal pour réaliser la pièce.
Selon l'invention, la réalisation de l'enveloppe peut consister à souder des tôles à
l'intérieur desquelles est coulé le second métal.
ElIè consiste en outre, à souder des inserts métalliques sur les tôles pour les maintenir en ~ position fixe lors de la coulée du second métal.
;;~ Selon le mode de réalisation préféré de ~ l'invention, le premier métal est de l'acier et le . ~ .
~ second métal est de la fonte.
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~ B 11717.3 BM
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Les granulats sont préférentiellement des billes d'acier.
Selon une application de l'invention, ce procédé permet la réalisation de conteneurs de ~échets radioactifs à partir de métaux ferreux recyclés.
Brève description des dessins la figure 1 représente une vue en perspective partiellement coupée d'un coffrage collaborant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ;
la figure 2 représente, schématiquement, une vue en coupe d'un conteneur de déchets radioactifs réalisé selon le procédé de l'invention.
Ex osé détaillé d'un mode de réalisation P
Dans la description qui va suivre, le procédé de l'invention va être décrit dans son application à la réalisation d'un conteneur en fonte.
Il peut, cependant, être mis en oeuvre pour réaliser toutes sortes de pièces de formes et de poids très variés, en fonte ou en tout autre métal présentant une température de fusion élevée.
La figure 1 représente donc le coffrage collaborant 1, ou enveloppe 1, utilisé pour réaliser, selon le procédé de l'invention, un conteneur apte à
recevoir, par exemple, des déchets radioactifs.
L'enveloppe réalisée pour la mise en oeuvre de ce procédé de l'invention, comporte une tôle extérieure 2 ,:~ ..
cylindrique et une tôle intérieure 4 cylindrique et - ,-concentrique à la tôle extérieure 2.
~ B 11717.3 BM
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Selon un autre mode de réalisation de l'invention, non représenté sur la figure, l'enveloppe peut etre de forme parallélépipédique ou d'une toute autre forme.
5Les extrémités inférieures de ces tôles 2 et 4 sont fermées par des fonds 2a et 4a. A leurs extrémités supérieures une tôle 2b assure une fermeture de l'enveloppe. Cette tôle 2b comporte cependant des orifices 3 de remplissage.
10Toutes les tôles 2, 4, 2b, 2a, 4a, réalisées en un premier métal, sont soudées entre elles pour former l'enveloppe.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, ce premier métal est de l'acier, l'acier ayant la propriété d'être résistant en traction et en compression. -Les tôles 2 et 4 sont maintenues dans une ;~
position fixe l'une par rapport à l'autre au moyen d'inserts métalliques. Selon l'exemple de la figure 1, 20 les tôles 2 et 4 sont maintenues, à leurs extrémités ~ `
supérieures, par six inserts soudés d'une part sur la `
tôle 2 et d'autre part sur la tôle 4. Aux extrémités inférieures des tôles 2 et 4, quatre inserts métalliques 8 sont soudés, d'une part sur la face extérieure du fond 4a de la tôle 4 et d'autre part sur le fond 2a de la tôle 2.
Le nombre d'inserts métalliques maintenant les deux tôles est, bien entendu, donné à titre d'exemple et peut varier en fonction de la résistance des métaux employés et de la forme des pièces à mouler.
Pour des pièces à mouler de forme très simple, l'enveloppe peut ne comporter qu'une seule ~tôle, aucun insert métallique n'est alors nécessaire.
- ~Lorsque ce coffrage collaborant, ou ~;35 enveloppe, est réalisé, il est introduit dans un B 11717.3 BM
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PROCESS FOR MOLDING PIECES IN CAST IRON OR IN ANY OTHER ~
METAL WITH HIGH MELTING TEMPERATURE ~;
, ' DESCRIPTION
Technical area The subject of the present invention is a process for casting cast iron parts or all 10 other metal with a melting temperature -high. ~ -.
It finds applications in many areas of industry requiring parts -made of cast iron or another metal having a temperature of high fusion. In particular, she finds a application in the nuclear industry for the recycling of ferrous metals likely to be radioactive.
::. ~
20 State of the art -Many parts molding processes cast iron are currently known.
A first method consists in using a sand mold into which the cast iron is poured. This process is generally implemented to carry out large volumes requiring a unit manufacturing. Now sand is a material likely to be contaminated in contact with cast iron ~
30 radioactive. Also, to be used in a ~ `
nuclear installation ventilated and continuously in -vacuum, the cast iron parts thus molded must - ~
have their radioactivity checked. This process therefore leads to a large amount of waste, disposal is expensive.
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A second method consists in using a shell mold having an internal shell and an outer shell between which the melting. The shells are then cooled, generally by a circulation of fluids, for allow the part to be removed from the mold. The purpose of this process is disadvantage of being rigid i so it cannot be put only for simple forms and preferably for mass production. In in addition, the shells being cooled by the circulation of a fluid, risks of contact with the fluid with molten iron are to be expected; too, such a process cannot be implemented in a nuclear installation.
A third molding process consists of project molten iron onto a central shell rotating rapidly and cooled by a fluid. he it is a centrifugal molding process. This process has significantly disadvantages identical to those of the second method presented above.
In addition, this process presents a risk of rupture of the ~ - rotating part whose consequences could be , considerable. The implementation of such a process does not therefore cannot be envisaged in an installation nuclear because of its unreliability.
Furthermore, it is known to mold ~; lead parts using formwork collaborators, i.e. formwork of which at least part of said formwork adheres to lead to form the desired part.
Lead with a melting point significantly lower (325C) than the melting point of the cast iron (1,200C), as well as steel and well other metals, it cannot be used for "
~ B 11717.3 BM
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make pieces of cast iron or any other metal :::,, .g ~:
having a high melting temperature. -:. .:,.
Presentation of the inventlon -The present invention has precisely for object a process for casting cast iron parts (or other metals with a high melting point) at means of collaborating formwork, also called envelopes; for application to industry nuclear, the metal used to mold the part can be a more or less radioactive recycled metal.
More specifically, this process for mold metal parts with temperatures for each piece to be molded, at :
- make an envelope by assembling sheets in one first metal, - dispose of the aggregates around this envelope, - pour a second molten metal into said envelope, - after cooling and solidification of the second metal, removing the aggregates, said second metal ~ - ~ solidified collaborating with the envelope first -metal to make the part.
According to the invention, the realization of the envelope may consist of welding sheets to inside which the second metal is poured.
It also consists in welding metal inserts on the sheets to keep them in ~ fixed position when casting the second metal.
;; ~ According to the preferred embodiment of ~ the invention, the first metal is steel and . ~.
~ second metal is cast iron.
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~ B 11717.3 BM
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The aggregates are preferably steel balls.
According to an application of the invention, this process allows the realization of containers of ~ bins radioactive from recycled ferrous metals.
Brief description of the drawings Figure 1 shows a perspective view partially cut from a collaborating formwork for implementing the method according to the invention;
FIG. 2 schematically represents a view cross section of a radioactive waste container produced according to the method of the invention.
Ex dare detailed of an embodiment P
In the following description, the process of the invention will be described in its application to the production of a cast iron container.
It can, however, be implemented to achieve all kinds of very shaped and weighty pieces various, cast iron or any other metal with a high melting temperature.
Figure 1 therefore represents the formwork collaborating 1, or envelope 1, used to produce, according to the method of the invention, a container capable of receive, for example, radioactive waste.
The envelope produced for the implementation of this method of the invention, comprises an outer sheet 2 ,: ~ ..
cylindrical and an inner sheet 4 cylindrical and -, -concentric with the outer sheet 2.
~ B 11717.3 BM
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According to another embodiment of the invention, not shown in the figure, the envelope can be parallelepipedic or a whole other form.
5The lower ends of these sheets 2 and 4 are closed by bottoms 2a and 4a. To their upper ends a sheet 2b ensures a closure of the envelope. This sheet 2b, however, includes filling holes 3.
10All sheets 2, 4, 2b, 2a, 4a, made of a first metal, are welded together to form the envelope.
According to the preferred embodiment of the invention, this first metal is steel, steel having the property of being tensile and compression. -The sheets 2 and 4 are maintained in one; ~
fixed position relative to each other by means metal inserts. According to the example in Figure 1, 20 the sheets 2 and 4 are maintained at their ends ~ `
upper, by six inserts welded on the one hand on the `
sheet 2 and secondly on sheet 4. At the ends lower panels 2 and 4, four inserts 8 are welded, on the one hand on the face outside of the bottom 4a of the sheet 4 and on the other hand on the bottom 2a of the sheet 2.
The number of metal inserts now the two sheets is, of course, given as example and may vary depending on resistance the metals used and the shape of the parts to be molded.
For very shaped molded parts simple, the envelope can have only one ~ sheet metal, no metal insert is necessary.
- ~ When this formwork collaborating, or ~; 35 envelope, is made, it is introduced into a B 11717.3 BM
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caisson 10 dont le fond est recouvert de granulats. Une multitude de granulats 12 sont ensuite déposés dans le caisson 10, tout autour de l'enveloppe.
Selon la forme des pièces à mouler, des granulats peuvent être également introduits à
l'intérieur de l'enveloppe. En particulier, pour l'exemple de l'enveloppe de la figure 1, des granulats sont introduits à l'intérieur de la tôle intérieure 4.
Ces granulats assurent le maintien de l'enveloppe lors de l'introduction de la fonte.
Ces granulats 12, qui peuvent être par exemple des billes dlacier, permettent d'empêcher toutes déformations des tôles 2 et 4 lors de la coulée de la fonte en fusion, la température des tôles pouvant atteindre environ 1000 C. A une telle température, les tôles risquent, en effet, de se déformer sous la pression de la coulée de fonte.
Ces billes d'acier ont une taille d'environ 0,3 à 5 mm de diamètre.
Les granulats 12 ont, en outre, un rôle prépondérant dans l'évacuation des calories résultant de la coulée de la fonte en fusion, ces granulats ayant une forte capacité calorifique.
En outre, les coffrages collaborants, du type décrit précédemment, peuvent, selon les besoins, comporter des renforts, des inserts, des réserves, des - .~: ::
~ encoches, etc. ~ - ~
.
~ 30 Lorsque les granulats ont été introduits, - - -.
`~ la fonte en fusion est, ~ son tour, introduite dans l'enveloppe 1 et, en particulier entre les tôles 2 et 4 pour l'exemple de la figure 1, par quelques orifices 3. ~ ~m~
Selon un mode de réalisation du procédé, la 35 coulée de fonte en fusion est divisée en plusieurs jets -11717.3 BM
,. 211~291 répartis à la surface de l'enveloppe. Une telle distribution de la coulée de fonte assure une meilleure répartition des efforts dus à la pression de la fonte en fusion sur les tôles ainsi que des calories dues à
la forte température de la fonte en fusion.
Un tel mode de réalisation permet de mouler des pièces de faible épaisseur en utilisant des jets de fonte en fusion de faible diamètre. ~;
En outre, la vitesse de coulée de la fonte peut être adaptée afin de permettre une solidification plus rapide de la fonte, ce qui réduit la pression subie par la tôle 4 de l'enveloppe 1 (effet de pression ferrostatique).
Lorsque la fonte ainsi coulée est refroidie, les granulats sont évacués (par basculement ~ ou aspiration) et la pièce moulée est récupérée.
-~ Afin de permettre une évacuation plus aisée des granulats 12, et donc de limiter les risques de ~-~ collage des granulats contre l'enveloppe, les parois, respectivement, externe de la tôle 2 et interne de la ; tôle 4 peuvent être préalablement enduites d'un produit de poteyage.
~.
On a décrit précédemment la réalisation, ~- 25 selon le procédé de l'invention, d'un conteneur en fonte. Un couvercle peut être réalisé, par ce même procédé, pour s'adapter sur le conteneur montré sur la figure 1.
. . .
Sur la figure 2, on a représenté, en coupe, le conteneur de la figure 1~ avec son couvercl~, obtenu ~ par le procédé de l'invention.
`~ Les références, portées sur cette figure 2, qui sont identiques aux références de la figure représentent des éléments identiques.
~ B 11717.3 BM
..~:, , . 21~82~1 Le conteneur représenté sur cette figure 2 comporte donc l'enveloppe 1 en tôles d'acier collaborant avec la fonte 3 solidlfiée. L'association acier/fonte/acier en "sandwich" présente des caractéristiques de résistance excellentes, la fonte ayant une bonne résistance en compression et l'acler ayant une bonne résistance en traction et en compression ainsi qu'une bonne capacité d'allongement ~-permettant d'absorber les chocs. Cette associatlon ~ ~;
constitue, en outre, une bonne protection contre la radioactivité. ~-On a également représenté sur la figure 2 la rainure 14 de préhension du conteneur (de type ANORA~ coque C), ainsi que les inserts métalliques 6.
En outre, on a représenté le couvercle 16 ~ ;~
du conteneur. Ce couvercle comporte une enveloppe 18 en tôles d'acier collaborant avec une couche de fonte 20. -- .
~; Selon l'exemple représenté sur cette figure 2, le couvercle 16 est fixé sur le conteneur au moyen ~ -d'un système de vissage. Ce système de vissage consiste en plusieurs trous taraudés réalisés dans le couvercle -~
et dans le conteneur, à l'intérieur desquels sont introduites des vis. Sur la figure 2, on a représenté ~~
; deux trous taraudés 22 et deux vis 24 introduites dans 25 lesdits trous taraudés 22. -~
Selon un autre exemple, la fixation du `~ couvercle sur le conteneur peut être réalisé au moyen ~-d'un cordon de soudure déposé entre le couvercle et le conteneur, cette fixation assurant en outre l'étanchéité de l'ensemble.
Outre l'application au conteneur de déchets radioactifs, le procédé de l'invention peut être mis en ~-~ oeuvre pour réaliser toutes sortes de protections anti~
rayonnements telles que des portes, des murs, des sols, . . .
B 11717.3 BM
, ~ 2 9 ~ ~
etc., dont l'épaisseur peut varler d'environ 40 à 350 millimètres.
Ce procédé permet donc de réaliser des protections contre les rayonnements en utilisant les métaux ferreux recyclés de l'industrie nucléaire.
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box 10, the bottom of which is covered with aggregates. A
multitude of aggregates 12 are then deposited in the box 10, all around the envelope.
Depending on the shape of the parts to be molded, aggregates can also be introduced to inside the envelope. Especially for the example of the envelope of figure 1, aggregates are introduced inside the inner sheet 4.
These aggregates maintain the envelope during from the introduction of cast iron.
These aggregates 12, which can be by example steel balls, allow to prevent all deformations of sheets 2 and 4 during casting of molten iron, the temperature of the sheets possibly reach approximately 1000 C. At such a temperature, the sheets may, in fact, deform under the pressure of the cast iron.
These steel balls have a size of about 0.3 to 5 mm in diameter.
The aggregates 12 also have a role predominant in the evacuation of calories resulting casting molten iron, these aggregates having a high heat capacity.
In addition, the collaborating formwork, type described above, can, as required, include reinforcements, inserts, reserves, -. ~: ::
~ notches, etc. ~ - ~
.
~ 30 When the aggregates have been introduced, - - -.
`~ molten iron is, ~ in turn, introduced into envelope 1 and, in particular between plates 2 and 4 for the example of Figure 1, through a few holes 3. ~ ~ m ~
According to one embodiment of the method, the 35 molten iron casting is divided into several jets -11717.3 BM
,. 211 ~ 291 distributed over the surface of the envelope. Such a distribution of the cast iron ensures better distribution of the forces due to the pressure of the cast iron molten on the sheets as well as calories due to the high temperature of molten iron.
Such an embodiment makes it possible to mold thin pieces using jets of small diameter molten iron. ~;
In addition, the casting speed of the cast iron can be adapted to allow solidification faster melting, reducing pressure undergone by the sheet 4 of the casing 1 (pressure effect ferrostatic).
When the cast iron thus cast is cooled, the aggregates are removed (by tilting ~ or suction) and the molded part is recovered.
- ~ To allow easier evacuation of aggregates 12, and therefore of limiting the risks of ~ - ~ bonding of the aggregates against the envelope, the walls, respectively, external of sheet 2 and internal of ; sheet 4 can be previously coated with a product poteyage.
~.
We previously described the realization, ~ - 25 according to the method of the invention, of a container melting. A cover can be made, by this same process, to fit on the container shown on the figure 1.
. . .
In FIG. 2, there is shown, in section, the container of Figure 1 ~ with its cover ~, obtained ~ By the method of the invention.
`~ The references, shown in this figure 2, which are identical to the references in the figure represent identical elements.
~ B 11717.3 BM
.. ~ :, ,. 21 ~ 82 ~ 1 The container shown in this figure 2 therefore comprises the casing 1 made of steel sheets collaborating with cast iron 3 solidlfié. The association steel / cast iron / sandwich steel has excellent strength characteristics, cast iron having good compressive strength and tightening it having good tensile strength and compression and good elongation capacity ~ -to absorb shocks. This association ~ ~;
also constitutes good protection against radioactivity. ~ -Also shown in Figure 2 the container gripping groove 14 (of the type ANORA ~ shell C), as well as the metal inserts 6.
In addition, there is shown the cover 16 ~; ~
of the container. This cover has an envelope 18 in steel sheets working with a layer of cast iron 20. -.
~; According to the example shown in this figure 2, the cover 16 is fixed to the container by means ~ -a screwing system. This screwing system consists in several tapped holes made in the cover - ~
and in the container, inside which are introduced screws. In Figure 2, we have ~~
; two tapped holes 22 and two screws 24 inserted in 25 said tapped holes 22. - ~
According to another example, the fixing of the `~ lid on the container can be achieved by means ~ -a weld bead deposited between the cover and the container, this attachment further ensuring the tightness of the assembly.
In addition to application to the waste container radioactive, the method of the invention can be implemented ~ - ~ works to make all kinds of anti protections ~
radiation such as doors, walls, floors, . . .
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, ~ 2 9 ~ ~
etc., the thickness of which can vary from around 40 to 350 millimeters.
This process therefore makes it possible to carry out radiation protections using ferrous metals recycled from the nuclear industry.
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