Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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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.
: : .~
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.
B 11717.3 BM
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21~g2~ ," "~
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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
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~ B 11717.3 BM
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2118~91 ~ ~:
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réaliser des pièces en fonte ou en tout autre métal
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ayant une température de fusion élevée. -
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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.
.
. ~:
~ .
~ B 11717.3 BM
211 ~2~ ~
.. :
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
-; :
: :
211829 1
~.
:1:
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
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:
,~:
2~1~29~
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,
. . .
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,
~ 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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