FR2711329A1 - Process for molding parts made of cast iron or any other metal having a high melting temperature. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé pour mouler des pièces en fonte au moyen d'une enveloppe collaborant en acier. Ce procédé consiste à: - réaliser une enveloppe par assemblage et soudage de tôles en acier, - disposer des granulats autour d'une enveloppe, - couler la fonte en fusion dans ladite enveloppe, et - après refroidissement et solidification de la fonte, retirer les granulats pour obtenir une pièce en fonte collaborant avec les tôles d'acier. Application à la réalisation de conteneurs de déchets radioactifs, d'éléments de structure et de protection biologique.The invention relates to a method for molding cast iron parts using a cooperating steel casing. This process consists of: - making a casing by assembling and welding steel sheets, - placing the aggregates around a casing, - pouring the molten iron in said casing, and - after cooling and solidification of the cast iron, removing the aggregates to obtain a cast iron part working with the steel sheets. Application to the production of radioactive waste containers, structural and biological protection elements.

Description

PROCEDE DE MOULAGE DE PIECES EN FONTE OU EN TOUT AUTREPROCESS FOR MOLDING CAST IRON OR OTHERWISE

METAL PRESENTANT UNE TEMPERATURE DE FUSION ELEVEE  METAL HAVING A HIGH MELT TEMPERATURE

DESCRIPTIONDESCRIPTION

Domaine technique La présente invention a pour objet un procédé pour mouler des pièces en fonte ou en tout 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. Etat de la technique De nombreux procédés de moulage de pièces  TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for molding parts of cast iron or any other metal having a high melting temperature. It finds applications in many areas of the industry requiring cast iron parts or other high melting temperature metal. In particular, it finds application in the nuclear industry for the recycling of ferrous metals likely to be radioactive. State of the art Many parts molding processes

en fonte sont actuellement connus.cast iron are currently known.

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 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 déchets dont  A first method consists in using a sand mold in which the cast iron is cast. This method is generally used to produce large volume parts requiring unit manufacture. Sand is a material that can be contaminated by contact with radioactive smelting. Also, to be used in a ventilated nuclear installation and continuously in depression, the cast iron parts thus molded must undergo a control of their radioactivity. This process therefore leads to a large amount of waste

l'élimination est onéreuse.disposal is expensive.

Un second procédé consiste à utiliser 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; il ne peut donc être 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 être mis en oeuvre dans une  A second method is to use a shell mold having an inner shell and an outer shell between which the cast is cast. The shells are then cooled, generally by a circulation of fluids, to allow the demolding of the part. This method has the disadvantage of being rigid; it can therefore be implemented only for simple shapes and, preferably, for the manufacture of parts in series. In addition, the shells being cooled by the circulation of a fluid, risks of fluid contact with the molten iron are expected; also, such a method can not be implemented in a

installation nucléaire.nuclear installation.

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  A third molding process involves casting molten cast iron onto a rapidly rotating, fluid-cooled central shell. This is a centrifugal molding process. This process has disadvantages substantially

identiques à ceux du second procédé présenté ci-dessus.  identical to those of the second method presented above.

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  In addition, this method has a risk of rupture of the rotating part whose consequences could be considerable. The implementation of such a method can not therefore be envisaged in an installation

nucléaire du fait de son manque de fiabilité.  because of its unreliability.

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  Furthermore, it is known to mold lead parts using collaborating formwork, that is to say, forms at least a portion of said formwork adheres to the lead to form

la pièce désirée.the desired piece.

Le plomb présentant un point de fusion nettement inférieur (325 C) au point de fusion de la fonte (1 200 C), ainsi que de l'acier et de bien d'autres métaux, il ne peut pas être mis en oeuvre pour réaliser des pièces en fonte ou en tout autre métal  Since lead has a much lower melting point (325 ° C) at the melting point of cast iron (1,200 ° C), as well as steel and many other metals, it can not be used to achieve cast iron or other metal parts

ayant une température de fusion élevée.  having a high melting temperature.

Exposé de l'invention 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  SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a process for molding cast iron parts (or other high melting temperature metals) by means of collaborating formwork, also called envelopes; for application to the nuclear industry, the metal used to mold the part may

être un métal recyclé plus ou moins radioactif.  to be a recycled metal more or less radioactive.

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  More specifically, this process for molding metal parts having high melting temperatures consists, for each piece to be molded, in: - producing a shell by assembling sheets into a first metal, - arranging aggregates around this envelope pouring a second molten metal into said envelope; after cooling and solidifying the second metal, removing the aggregates, said second solidified metal collaborating with the envelope first;

métal pour réaliser la pièce.metal to make the piece.

Selon l'invention, la réalisation de l'enveloppe peut consister à souder des tôles à  According to the invention, the realization of the envelope may consist of welding plates to

l'intérieur desquelles est coulé le second métal.  inside which is poured the second metal.

Elle consiste en outre, à souder des inserts métalliques sur les tôles pour les maintenir en  It also consists in welding metal inserts on the sheets to keep them in place.

position fixe lors de la coulée du second métal.  fixed position during the casting of the second metal.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le premier métal est de l'acier et le  According to the preferred embodiment of the invention, the first metal is steel and the

second métal est de la fonte.second metal is cast iron.

Les granulats sont préférentiellement des  Aggregates are preferentially

billes d'acier.steel balls.

Selon une application de l'invention, ce procédé permet la réalisation de conteneurs de déchets radioactifs à partir de métaux ferreux recyclés.  According to one application of the invention, this method allows the production of radioactive waste containers from recycled ferrous metals.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

* 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  FIG. 1 represents a partially cut-away perspective view of a collaborating formwork for implementing the method according to the invention; FIG. 2 represents, schematically, a sectional view of a radioactive waste container

réalisé selon le procédé de l'invention.  performed according to the method of the invention.

Exposé détaillé d'un mode de réalisation  Detailed presentation of an embodiment

Dans la description qui va suivre, le  In the description that follows, the

procédé de l'invention va être décrit dans son  method of the invention will be described in its

application à la réalisation d'un conteneur en fonte.  application to the realization of a cast iron container.

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  It can, however, be used to make all kinds of shapes and weights very varied, cast iron or any other metal with a

température de fusion élevée.high melting temperature.

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  FIG. 1 thus represents the collaborating formwork 1, or envelope 1, used to produce, according to the method of the invention, a container capable of

recevoir, par exemple, des déchets radioactifs.  for example, receive radioactive waste.

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  The envelope produced for the implementation of this method of the invention comprises a cylindrical outer sheet 2 and a cylindrical inner sheet 4 and

concentrique à la tôle extérieure 2.  concentric to the outer sheet 2.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, non représenté sur la figure, l'enveloppe peut être de forme parallélépipédique ou d'une toute  According to another embodiment of the invention, not shown in the figure, the envelope may be of parallelepipedal shape or of a whole

autre forme.other form.

Les 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  The lower ends of these sheets 2 and 4 are closed by funds 2a and 4a. At their upper ends a sheet 2b ensures a closure of the envelope. This sheet 2b however has

orifices 3 de remplissage.filling holes 3.

Toutes les tôles 2, 4, 2b, 2a, 4a, réalisées en un premier métal, sont soudées entre elles  All sheets 2, 4, 2b, 2a, 4a, made of a first metal, are welded together

pour former l'enveloppe.to form the envelope.

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, 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  According to the preferred embodiment of the invention, this first metal is steel, the steel having the property of being resistant in tension and in compression. The sheets 2 and 4 are held in a fixed position relative to each other by means of metal inserts. According to the example of Figure 1, the sheets 2 and 4 are held at their upper ends by six inserts welded on the one hand on the sheet 2 and on the other hand on the sheet 4. At the lower ends of the sheets 2 and 4, four metal inserts 8 are welded, on the one hand on the outer face of the bottom 4a of the sheet 4 and on the other hand on

le fond 2a de la tôle 2.the bottom 2a of the sheet 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  The number of metal inserts holding the two sheets is, of course, given by way of example and may vary depending on the resistance

des métaux employés et de la forme des pièces à mouler.  metals used and the shape of the parts to be molded.

Pour des pièces à mouler de forme très simple, l'enveloppe peut ne comporter qu'une seule  For molding parts of very simple form, the envelope may comprise only one

tôle, aucun insert métallique n'est alors nécessaire.  sheet metal, no metal insert is necessary.

Lorsque ce coffrage collaborant, ou enveloppe, est réalisé, il est introduit dans un caisson 10 dont le fond est recouvert de granulats. Une multitude de granulats 12 sont ensuite déposés dans le  When this formwork collaborating, or envelope, is made, it is introduced into a box 10 whose bottom is covered with aggregates. A multitude of aggregates 12 are then deposited in the

caisson 10, tout autour de l'enveloppe.  box 10, all around the envelope.

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  Depending on the shape of the parts to be molded, aggregates can also be introduced inside the envelope. In particular, for the example of the envelope of FIG. 1, aggregates

sont introduits à l'intérieur de la tôle intérieure 4.  are introduced inside the inner sheet 4.

Ces granulats assurent le maintien de l'enveloppe lors  These aggregates ensure the maintenance of the envelope during

de l'introduction de la fonte.of the introduction of the cast iron.

Ces granulats 12, qui peuvent être par exemple des billes d'acier, 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  These aggregates 12, which may for example be steel balls, make it possible to prevent any deformation of the sheets 2 and 4 during the casting of the molten cast iron, the sheet temperature being able to reach about 1000 C. At such a temperature , the sheets may, in fact, deform under the

pression de la coulée de fonte.pressure of the cast iron.

Ces billes d'acier ont une taille d'environ  These steel balls have a size of about

0,3 à 5 mm de diamètre.0.3 to 5 mm in diameter.

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  Aggregates 12 have, moreover, a preponderant role in the evacuation of the calories resulting from the casting of the molten cast iron, these aggregates having

une forte capacité calorifique.a high heat capacity.

En outre, les coffrages collaborants, du type décrit précédemment, peuvent, selon les besoins, comporter des renforts, des inserts, des réserves, des encoches, etc. Lorsque les granulats ont été introduits, la fonte en fusion est, à son tour, introduite dans l'enveloppe 1 et, en particulier entre les tôles 2 et 4  In addition, the collaborating forms, of the type described above, may, as required, include reinforcements, inserts, reserves, notches, etc.. When the aggregates have been introduced, the molten cast iron is, in turn, introduced into the casing 1 and, in particular, between the sheets 2 and 4

pour l'exemple de la figure 1, par quelques orifices 3.  for the example of Figure 1, by a few orifices 3.

Selon un mode de réalisation du procédé, la coulée de fonte en fusion est divisée en plusieurs jets 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  According to one embodiment of the method, the melt casting is divided into several jets distributed on the surface of the envelope. Such a distribution of the cast iron ensures a better distribution of the forces due to the pressure of the molten iron on the sheets as well as calories due to the high temperature of the molten cast iron. Such an embodiment makes it possible to mold thin pieces using jets of

fonte en fusion de faible diamètre.  molten cast iron of small diameter.

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  In addition, the casting speed of the cast iron can be adapted to allow faster solidification of the cast iron, which reduces the pressure experienced by the sheet 4 of the casing 1 (ferrostatic pressure effect). When the cast iron thus cast is cooled, the aggregates are discharged (by tilting

ou aspiration) et la pièce moulée est récupérée.  or aspiration) and the molded part is recovered.

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  In order to allow an easier evacuation of the aggregates 12, and thus to limit the risks of sticking the aggregates against the envelope, the walls, respectively, external of the sheet 2 and internal of the sheet 4 may be previously coated with a product

de poteyage.of poteyage.

On a décrit précédemment la réalisation, 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  The embodiment, according to the method of the invention, of a cast iron container has been described previously. A cover can be made, by the same method, to fit on the container shown on the

figure 1.figure 1.

Sur la figure 2, on a représenté, en coupe, le conteneur de la figure 1, avec son couvercle, obtenu  FIG. 2 shows, in section, the container of FIG. 1, with its lid, obtained

par le procédé de l'invention.by the process of the invention.

Les références, portées sur cette figure 2, qui sont identiques aux références de la figure 1  The references, shown in this FIG. 2, which are identical to the references of FIG.

représentent des éléments identiques.  represent identical elements.

Le conteneur représenté sur cette figure 2 comporte donc l'enveloppe 1 en tôles d'acier collaborant avec la fonte 3 solidifiée. L'association acier/fonte/acier en "sandwich" présente des caractéristiques de résistance excellentes, la fonte ayant une bonne résistance en compression et l'acier ayant une bonne résistance en traction et en compression ainsi qu'une bonne capacité d'allongement permettant d'absorber les chocs. Cette association 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  The container represented in this FIG. 2 thus comprises the envelope 1 made of steel sheets collaborating with the solidified cast iron 3. The combination steel / cast iron / sandwich steel has excellent strength characteristics, the cast iron having good compressive strength and the steel having good tensile and compressive strength and a good elongation capacity allowing to absorb shocks. This combination is, in addition, a good protection against radioactivity. FIG. 2 also shows the groove 14 for gripping the container (of type

ANORA coque C), ainsi que les inserts métalliques 6.  ANORA shell C), as well as metal inserts 6.

En outre, on a représenté le couvercle 16 du conteneur. Ce couvercle comporte une enveloppe 18 en  In addition, the lid 16 of the container is shown. This cover has an envelope 18 in

tôles d'acier collaborant avec une couche de fonte 20.  steel sheets collaborating with a layer of cast iron 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  According to the example shown in this Figure 2, the cover 16 is fixed on the container by means of a screw system. This screw system consists of several threaded holes made in the lid and in the container, inside which are introduced screws. FIG. 2 shows two tapped holes 22 and two screws 24 inserted in

lesdits trous taraudés 22.said tapped holes 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  In another example, the fixing of the lid on the container can be achieved by means of a weld bead deposited between the lid and the container, this fastening further ensuring

l'étanchéité de l'ensemble.the tightness of the whole.

Outre l'application au conteneur de déchets radioactifs, le procédé de l'invention peut être mis en  In addition to the application to the radioactive waste container, the method of the invention may be

oeuvre pour réaliser toutes sortes de protections anti-  to make all kinds of anti-

rayonnements telles que des portes, des murs, des sols, etc., dont l'épaisseur peut varier 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.  radiation such as doors, walls, floors, etc., the thickness of which may vary from about 40 to 350 millimeters. This method therefore makes it possible to provide protection against radiation by using the recycled ferrous metals of the nuclear industry.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour mouler des pièces en métaux présentant des températures de fusion élevées, caractérisé en ce qu'il consiste, pour chaque pièce à mouler, à: - réaliser un coffrage collaborant, ou enveloppe, (1) par assemblage de tôles en un premier métal, - disposer des granulats (12) autour de l'enveloppe, - couler un second métal (3) 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  1. A method for molding metal parts having high melting temperatures, characterized in that it consists, for each piece to be molded, to: - produce a formwork collaborating, or envelope, (1) by assembling sheets in one first metal, - arranging the aggregates (12) around the casing, - casting a second metal (3) melt in said casing, - after cooling and solidification of the second metal, removing the aggregates, said second solidified metal collaborating with the envelope first métal pour réaliser la pièce.metal to make the piece. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réalisation de l'enveloppe consiste à souder des tôles à l'intérieur desquelles  2. Method according to claim 1, characterized in that the realization of the envelope consists of welding plates within which est coulé le second métal.is cast the second metal. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la réalisation de l'enveloppe consiste en outre à souder des inserts métalliques (6, 8) sur certaines tôles pour maintenir en position fixe  3. Method according to claim 2, characterized in that the embodiment of the envelope further comprises welding metal inserts (6, 8) on certain sheets to maintain a fixed position lesdites tôles l'une par rapport aux autres.  said sheets relative to each other. 4. Procédé selon l'une quelconque des  4. Process according to any one of revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier  Claims 1 to 3, characterized in that the first métal est de l'acier.metal is steel. 5. Procédé selon l'une quelconque des  5. Process according to any one of revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second  Claims 1 to 4, characterized in that the second métal est de la fonte.metal is cast iron. 6. Procédé selon l'une quelconque des  6. Process according to any one of revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les  Claims 1 to 5, characterized in that the granulats sont des billes d'acier.aggregates are steel balls. 7. Procédé pour mouler des conteneurs de déchets radioactifs, caractérisé en ce qu'il consiste  7. A process for molding containers of radioactive waste, characterized in that it consists en un procédé selon l'une quelconque des revendications  in a process according to any one of the claims 1 à 6.1 to 6.