DE3324929A1 - Verfahren zum herstellen eines dickwandigen behaeltergrundkoerpers hoher kerbschlagzaehigkeit - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen eines dickwandigen
• Behältergrundkörpers hoher Kerbschlagzähigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dickwandigen Behältergrundkörpers aus Gußeisen im Kugeigraphit hoher Kerbschlagzähigkeit bei Temperaturen um -40 °C, welcher zur Aufbewahrung von radioaktivem Material der Stufen NAW (middle aktive waste) und LAW (low aktive waste) geeignet ist.
• An Lagerbehälter für radioaktive Abfallstoffe werden hohe Anforderungen gestellt. Sie müssen die Strahlungsenergie aufnehmen, ohne daß sich der Behälter auch über lange Zeit infolge Erwärmung verändert. Die Behälter müssen eventuellen Störfällen bei Transport und Lagerung überstehen> außerdem darf keine schädliche Strahlung nach außen gelangen. Um diesen Forderungen zu genügen> scheinen dickwandige Behälter aus Gußeisen am geeignetsten, weil Gußeisen auch der weiteren Forderung nach Korrosionsbessandigkeit gegenüber der Einwirkung von Atmosphäre und natürlichen Wassern entgegenkommt. Eine große Schwierigkeit besteht aber darin, daß auch hohe mechanische Festigkeiten gefordert werden. So muß der Behälter auch bei -40 °C bestimmten Prüfbedingungen genügen. Dies bedingt, daß bei dieser Temperatur die Kerbschlagzähigkeit noch hoch sein muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behältergrundkörper aus Gußeisen mit Kugelgraphit mit den angeführten Eigenschaften zu gießen.
• v;lfindungsgemätd werden hierzu die im Patentanspruch angegebenen Merkmale vorgeschlagen.
• Durch die beanspruchte Kombination der richtigen Verfahrensschritte bezüglich Legierungszusammensetzung, Impftechnik und Gießtechnik ist es gelungen einen Behältergrundkörper herzustellen, welcher alle geforderte Eigenschaften auf dem Prüfstand erwiesen hat.
• Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 den Formaufbau im Schnitt und Fig. 2 in der Draufsicht Fig. 3 die Abkühlungskurve des abgegossenen Behälters.
• Auf den unteren Aufbaukern 1 in dem Formkasten 2 ist einerseits die äußere Kokille 3 aufgesetzt und andererseits der Innenkern 4 eingesetzt. Durch die Hinterfüllung 5 werden Aufbaukern 1 und Kokille 3 gegeneinander abgedichtet. Der obere Abdeckkern 6 enthält die Läufe 7 mit den Anschnitten 8, die Speiser 9 sowie die Kühlkörper 10 in Form von Graphitsteinen.
• Auch der Innenkern hat im Bereich des Behälterbodens solche Kühlkörper 10. Die Kühlkörper 10 im Bereich des Behälterbodens 11 lenken die Erstarrung des Gußkörpers so, daß in den kritische Ubergängen von Behälterboden zur Seitenwand 12 keine Risse auftreten. Der aufgesetzte Gießtümpfel 13 ist über einen Eingußkern und Keramikrohr 14 mit dem Lauf 7 verbunden.
• Der Ablauf ist folgender: Nachdem die Form aus den einzelnen Formteilen: Aufbaukern 1, Imlenkern 4, Kokille 3, Abdeckkern 6, Speiser 9 und Gießtümpel 13 hergestellt worden ist, wird die Schmelze in den Gießtümpel 13 eingegossen. Dabei wird ein mit einem körnigen Formimpfmittel z.B. auf der Basis FeSi mit impfaktiven Zusätzen wie Barium oder Strontium gefülltes Rohr 15 in den mit Schmelze gefüllten Gießtümpel eingeführt und entsprechend der laufend nachgegossenen Schmelze stetig nachgeführt, sc daß eine gleichmäßige Irnpfung der gesamten Schmelze erfolgt. Das flüssige Gußeisen gelangt über das Keramikrohr 14 in die Läufe 7, welche sich halbkreisförmig oberhalb des Hohlraumes fr die Seitenwand 12 des herzustellenden Gußstückes befinden und mit gleichmäig verteilten Anschnitten 8 versehen sind, durch welche die Schmelze fallend in den Fonnhohlraum gelangt.
• Vor Gießbeginn ist die Kokille 3 auf etwa 100 0C aufgewärmt worden. Die fallende Gießweise ermöglicht eine gerichtete Erstarr uns zusammen mit der systemgesteuerten Erwärmung und enschließenden Abkühlung der Kokille 3, so daß ein dichtes Gußstrick mit feinem Gefüge entsteht.
• Bei einem Gußeisen der Güte GGG 40 mit einem Si-Gehalt von 1,8 bis 2,2 % erhält man bei einer Wanddicke des Behältergrundkörpers von etwa 200 mm ein ferritisches Grundgefüge, welches dafür sorgt, daß den hohen Anforderungen entsprochen werden kann. Die eJngelegten Graphits teine 10 in Innenkern ind Abdeckkern 6 im Bereich des Hohlraumes für den Behälterboden 11 verhindern, daß an den kritischen Ubergangsstellen von Behälterboden 11 zur Behälterseitenwand 12 bei der Erstarrung des Gußstückes Risse entstehen. Die Vorwärmung der Kokille 3 und anschließend Kühlung wird so gesteuert, daß während der Erstarrung eines Gußstückes eine Abkühlungsrate von etwa 50 0c/h eingehalten wird.
• ine praktisch vorgenommene Messung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Kurve 1 zeigt de Temperaturverlauf im Gußstück während die Kurven 2 und 3 den Temperaturverlauf der Kokille an zwei verschiedenen Meßpunkten wieder gegeben.
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Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines dickwandigen Behältergrundkörpers hoher Kerbschlagzähigkeit aus Gußeisen mit Kugelgraphit zur Aufbewahrung von mittel- und niedrigradioaktivem Abfallmaterial (MAW + LAW), dadurch gekennzeichnet, daß ein Gußeisen der Güte GGG 40 mit einem Siliziumgehalt von 1,8 - 2,2 % unter fortlaufender Impfung fallend in eine Form gegossen wird, welche sich aus einer äußeren seitlichen Kokille (3) einem oberen Abdeckkern (6) und einem unteren Aufbaukern (1) sowie einem Innenkern (4) zusammensetzt, wobei die fortlaufende Impfung mit ca. 0,05 bis 0,2 io eines kortpgen Formimpfmittels durch ein in den Gießtümpel (13) eingetauchtes und stetig vorzuschiebendes mit Impfmittel gefülltes Rohr erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Form der Boden (11) des Behältergrundkörpers zwischen Innenkern (4) und oberem Abdeckkern (6) liegt und mittels in den Abdeckkern (6) und den Innenkern (4) eingeformter Graphitsteine (10) gekühlt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, seitliche Kokille (3) vor dem Abgießen desBehältergrundkörpers auf etwa 100 °C vorgewärmt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekemlzeichnet, daß durch gezielte iLühlung der äußeren seitlichen Kokille (3) eine Abkühlungsrate des gegossenen Behältergrundkörpers von etwa OC/h eingestellt wird.