DE3324929C2

DE3324929C2 -

Info

Publication number: DE3324929C2
Application number: DE19833324929
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Buderus AG
Current assignee: Buderus AG
Priority date: 1983-07-09
Filing date: 1983-07-09
Publication date: 1987-09-24
Also published as: DE3324929A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dickwandigen Behältergrundkörpers aus Gußeisen im Kugelgraphit hoher Kerbschlagzähigkeit bei Temperaturen um -40°C, welcher zur Aufbewahrung von radioaktivem Material der Stufen MAW (middle active waste) und LAW (low active waste) geeignet ist.

An Lagerbehälter für radioaktive Abfallstoffe werden hohe An forderungen gestellt. Sie müssen die Strahlungsenergie auf nehmen, ohne daß sich der Behälter auch über lange Zeit infolge Erwärmung verändert. Die Behälter müssen eventuelle Störfälle bei Transport und Lagerung überstehen, außerdem darf keine schäd liche Strahlung nach außen gelangen. Um diesen Forderungen zu genügen, scheinen dickwandige Behälter aus Gußeisen am geeignetsten, weil Gußeisen auch der weiteren Forderung nach Korrosionsbe ständigkeit gegenüber der Einwirkung von Atmosphäre und natürlichen Wassern entgegenkommt. Eine große Schwierigkeit besteht aber darin, daß auch hohe mechanische Festigkeiten ge fordert werden. So muß der Behälter auch bei -40°C bestimmten Prüfbedingungen genügen. Dies bedingt, daß bei dieser Temperatur die Kerbschlagzähigkeit noch hoch sein muß. Als geeigneter Werkstoff ist GGG 40 bekannt (Gießerei 69 (1982) S. 230 + 231).

In der DE-OS 31 20 221 wird ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Behälters beschrieben. Um störende Formdeformationen bei der Erstarrung des Gußstückes zu vermeiden, soll die Form während der Abkühlung des abgegossenen Behälters aktiv ge kühlt werden. Hierzu sind im Formsand eingebettete und an eine Kühlanlage angeschlossene Kühlrohre vorgesehen. Die Form wird stehend gegossen.

Auch die DE-OS 31 18 928 befaßt sich mit der Abkühlung der abgegossenen Form. Eine metallische Außenform ist mit Kühl rippen versehen. Der Formkern ist mit Kühlkästen ausgestattet. Auch hier wird die Form stehend gegossen.

Die richtige Steuerung der Abkühlungsgeschwindigkeit ist zwar ein wichtiger Gesichtspunkt bei der gießtechnischen Her stellung eines dickwandigen Lagerbehälters, es kommen aber noch wesentliche andere Kriterien in Betracht, die beachtet werden müssen. Ganz entscheidend ist die Gefügeausbildung der Wandung und deren Gleichmäßigkeit über den ganzen Behälter bereich.

Es wird ein ferritisches Grundgefüge angestrebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dickwandigen Lagerbehälter mit einem über alle Behälterbereiche gleichmäßigen ferritischen Grundgefüge herzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 ange gebenen Merkmale vorgeschlagen.

Durch die fortlaufende Impfung durch ein in den Gießtümpel eingetauchtes und stetig vorzuschiebendes, mit Impfmittel ge fülltes Rohr und das fallende Gießen in die Form wird dafür gesorgt, daß über die gesamte Höhe der Form einheitliche metallurgische Bedingungen eingehalten werden.

Durch die beanspruchte Kombination der richtigen Verfahrens schritte bezüglich Legierungszusammensetzung, Impftechnik und Gießtechnik ist es gelungen, einen Behältergrundkörper herzu stellen, welcher alle geforderten Eigenschaften auf dem Prüf stand erwiesen hat.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

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 einer seits die äußere Kokille 3 aufgesetzt und andererseits der Innenkern 4 eingesetzt. Durch die Hinterfüllung 5 werden Auf baukern 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 kritischen Übergängen von Behälterboden zur Seitenwand 12 keine Risse auftreten. Der aufgesetzte Gießtümpel 13 ist über Eingußkern und Keramikrohr 14 mit dem Lauf 7 verbunden. Der Ablauf ist folgender:

Nachdem die Form aus den einzelnen Formteilen: Aufbaukern 1, Innenkern 4, Kokille 3, Abdeckkern 6, Speiser 9 und Gieß tümpel 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, so daß eine gleichmäßige Impfung der gesamten Schmelze erfolgt. Das flüssige Gußeisen gelangt über das Keramikrohr 14 in die Läufe 7, welche sich halbkreisförmig oberhalb des Hohlraumes für die Seitenwand 12 des herzustellenden Gußstückes befinden und mit gleichmäßig verteilten Anschnitten 8 versehen sind, durch welche die Schmelze fallend in den Formhohlraum gelangt. Vor Gießbeginn ist die Kokille 3 auf etwa 100°C aufgewärmt worden. Die fallende Gießweise ermöglicht eine gerichtete Er starrung zusammen mit der systemgesteuerten Erwärmung an schließenden Abkühlung der Kokille 3, so daß ein dichtes Guß stück 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 Behälter grundkörpers von etwa 200 mm ein ferritisches Grundgefüge, welches dafür sorgt, daß den hohen Anforderungen entsprochen werden kann. Die eingelegten Graphitsteine 10 im Innenkern und Abdeckkern 6 im Bereich des Hohlraumes für den Behälter boden 11 verhindern, daß an den kritischen Übergangsstellen von Behälterboden 11 zur Behälterseitenwand 12 bei der Erstarrung des Gußstückes Risse entstehen. Die Vorwärmung der Kokille 3 und anschließende Kühlung wird so gesteuert, daß während der Erstarrung eines Gußstückes eine Abkühlungsrate von etwa 50 °C/h eingehalten wird.

Eine praktisch vorgenommene Messung ist in Fig. 3 darge stellt. Die Kurve 1zeigt den Temperaturverlauf im Gußstück, während die Kurven 2 und 3 den Temperaturverlauf der Kokille an zwei verschiedenen Meßpunkten wiedergeben.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines dickwandigen Behältergrund körpers hoher Kerbschlagzähigkeit aus Gußeisen mit Kugel graphit der Güte GGG 40 zur Aufbewahrung von mittel- und niedrigradioaktivem Abfallmaterial (MAW + LAW), dadurch gekennzeichnet, daß das Gußeisen einen Silizium gehalt von 1,8-2,2% aufweist und unter fortlaufender Impfung fallend in eine Form gegossen wird, welche sich aus einer äußeren seitlichen Kokille (3), einem oberen Ab deckkern (6) und einem unteren Aufbaukern (1) sowie einem Innenkern (4) zusammensetzt, wobei die fortlaufende Impfung mit ca. 0,05 bis 0,2% eines körnigen Formimpf mittels durch ein in den Gießtümpel (13) eingetauchtes und stetig vorzuschiebendes mit Impfmittel gefülltes Rohr erfolgt.

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. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, seitliche Kokille (3) vor dem Abgießen des Behältergrundkörpers auf etwa 100°C vorgewärmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß durch gezielte Kühlung der äußeren seitlichen Kokille (3) eine Abkühlungsrate des gegossenen Behältergrundkörpers von etwa 50°C/h eingestellt wird.