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Offered Master Theses (Last Updated March 2014)


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  2. Running Master Theses
  3. Completed Diploma-/Master Theses

Verwertung von Kunststoffabfällen in der Roheisenerzeugung und dessen Auswirkung auf Schwermetallflüsse

Es sind die Schwermetallflüsse eines Hochofens, am konkreten Beispiel des Hochofens A der voestalpine, der Kunststoffe als Ersatzreduktionsmittel einsetzt, zu bilanzieren. Im Konkreten sollen dazu Betriebs- und Analysedaten des Jahres 2012 ausgewertet werden und einerseits mit bereits durchgeführten Schwermetallbilanzen aus den Vorjahren und andererseits mit Literaturwerten zur Verteilung von Schwermetallen im Hochofen verglichen werden.

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Industriepartner: voestalpine Stahl GmbH
Betreuung:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing.Dr.techn. Johannes L. Schenk (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)
Privatdoz.Ass.Prof.Dipl.-Ing.Dr.techn. Johann Fellner


Technologievergleich von Elektrostahlerzeugungsverfahre

Weltweit werden 40 % des Rohstahles im Elektrolichtbogenofen erzeugt. Es ist zu erwarten, dass der Anteil in den nächsten Jahrzehnten weiter steigen wird und da vorwiegend in den industrialisierten Märkten. Die Entwicklungen bei der Elektrostahlerzeugung sind getrieben von Energie- und Rohstoffeffizienz sowie hoher Produktivität. In der Masterarbeit soll ein Technologievergleich der derzeit betriebenen Elektrostahlerzeugungsverfahren ausgearbeitet werden. Zusätzlich sollen auch Verfahren, die in den letzten Jahrzehnten entwickelt aber nicht industriell umgesetzt wurden, im Technologievergleich mit einbezogen werden. Für den Vergleich ist ein Massen- und Energiebilanzmodell zu entwickeln mit dem die Verbrauchswerte der einzelnen Verfahren nach berechnet werden sollen. Mit dem Ergebnis dieser Rechnungen sollen Literaturdaten verifiziert werden.


Industriepartner: voestalpine Stahl GmbH, Siemens VAI Metals Technologie GmbH
Betreuung:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing.Dr.techn. Johannes L. Schenk (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)


Erweichungs- und Schmelzverhalten von Eisenerzen unter Einfluss von Alkalien

Stückige Eisenträger wie Sinter, Pellets und Stückerz sind die wesentlichen Einsatzstoffe in konventionellen als auch alternativen Eisenherstellungsprozessen. Für den Prozess ist dabei ein möglichst kleiner Temperaturintervall zwischen Erweichen und Schmelzen des Einsatzmaterials von Vorteil, um eine möglichst kleine kohäsive Zone im Hochofen oder Einschmelzvergaser zu garantieren. Dadurch wird der Ofengang wesentlich verbessert. Alkalien spielen dabei eine negative Rolle. Durch den Einbau von Natrium oder Kalium in die Gangartphasen könne niedrigschmelzende Eutektika entstehen, wodurch Erweichungstemperatur oder Schmelztemperatur gesenkt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss von Alkalien auf das Aufschmelzverhalten zu evaluieren. Mittels einer thermischen Analyse sollen Erweichungs- und Schmelzpunkt von mit Alkalien gesättigen Stückerzen, Pellets und Sinter mit nicht gesättigten Proben verglichen werden. Zusätzliche chemische Analysen sollen die Ergebnisse abrunden. Dadurch sollen wesentliche Aussagen über den Einfluss von Alkalien auf die kohäsive Zone im Hochofen und Einschmelzvergaser getroffen werden können.


Industriepartner: voestalpine, Siemens VAI
Betreuung:
Dipl.-Ing. Anton Pichler (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)


Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Wasserbeaufschlagungsdichte und lokalem Wärmeübergangskoeffizienten für Zweistoffdüsen im Stranggießprozess

Beim konventionellen kontinuierlichen Stranggießen von Stahl beginnt das Strangschalenwachstum und somit die Ersterstarrung des flüssigen Stahls in der Kokille, wo durch intensive Kühlung der Kokille die Wärme des Stranges über das Kühlwasser abgeführt wird. Nach dem Verlassen des Kokillenbereiches muss die Kühlung des Stranges in der Sekundärkühlzone (SCZ) weiter aufrecht erhalten werden. Dies wird durch kontinuierliche direkte Kühlung der Strangoberfläche mit Wasser erreicht. Die Wärmeabfuhr in der SCZ kann über einen sogenannten Wärmeübergangskoeffizienten beschrieben werden.
Am sogenannten Düsenmessstand des CoFM wurden bereits Wasserverteilungsmessungen von Zweistoffdüsen durchgeführt und lokale Wärmeübergangskoeffizienten (HTC) bestimmt, wobei sowohl Variationen an Wassermenge als auch an Luftdruck eingestellt wurden.
Ziel dieser Arbeit ist es, Zusammenhänge zwischen den gemessenen HTC’s und verschiedenen Parametern wie der Wasserbeaufschlagungdichte, Auftreffwinkel, Oberflächentemperatur etc. herauszufiltern und zu bewerten.

Betreuung:
Dipl.-Ing. Dr.mont. Gregor Arth (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)
Ao.Univ.Prof. Dr. Christian Bernhard (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Bewertung von empirischen Bulging-Formeln zur Berechnng auftretender Dehnungen in der Strangschale beim Stranggießprozess

Beim konventionellen kontinuierlichen Stranggießen von Stahl beginnt das Strangschalenwachstum und somit die Ersterstarrung des flüssigen Stahls in der Kokille, wo durch intensive Kühlung der Kokille die Wärme des Stranges über das Kühlwasser abgeführt wird. Nach dem Verlassen des Kokillenbereiches muss die Kühlung des Stranges in der Sekundärkühlzone (SCZ) weiter aufrecht erhalten werden.
Während der Ersterstarrung des Stahls dient die Kokille als Form und stützt die noch dünne Strangschale. Nach dem Verlassen der Kokille fällt diese Funktion den sogenannten Stützrollen zu. Da der Strang auch noch durch Wasser gekühlt werden muss, sind zwischen den Rollen noch Freiräume vorhanden, wo die Schale aufgrund des Ferrostatischen Drucks auch zum Ausbauchen (Bulgen) neigt.

Ziel dieser Arbeit ist es, vorhandene Bulging-Formeln in ein, am CoFM selbst entwickelten Modell zur thermischen und mechanischen Modellierung einer Stranggießanlage, zu implementieren und diese empirischen Formeln auf Verwertbarkeit zu überprüfen

Betreuung:

Dipl.-Ing. Michael Riedler (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)
Dipl.-Ing. Dr.mont. Gregor Arth (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)
Ao.Univ.Prof. Dr. Christian Bernhard (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Identifikation von geeigneten Methoden zur Charakterisierung, Messung und zum Einstellen der Rauheit von metallischen Oberflächen

Beim konventionellen kontinuierlichen Stranggießen von Stahl beginnt das Strangschalenwachstum und somit die Ersterstarrung des flüssigen Stahls in der Kokille, wo durch intensive Kühlung der Kokille die Wärme des Stranges über das Kühlwasser abgeführt wird. Nach dem Verlassen des Kokillenbereiches muss die Kühlung des Stranges in der Sekundärkühlzone (SCZ) weiter aufrecht erhalten werden. Dies wird durch kontinuierliche direkte Kühlung der Strangoberfläche mit Wasser erreicht.
Die Wärmeabfuhr in der SCZ kann über einen sogenannten Wärmeübergangskoeffizienten beschrieben werden. Neben der Oberflächentemperatur und der Wasserbeaufschlagungsdichte ist auch die Rauheit der Stahloberfläche ein bekannter Einflussfaktor.
Ziel dieser Arbeit ist es diesen Einflussfaktor zu quantifizieren. Hierzu sollen in einem ersten Schritt eine definierte und reproduzierbare Rauheit einer Stahloberfläche eingestellt werden. Am sogenannten Düsenmessstand (DMS) des CoFM sollen in einem zweiten Schritt Laborversuche zur Quantifizieren dieses Einflussfaktors durch eine reproduzierbare Veränderung der Rauheit durchgeführt werden.

Betreuung:
Dipl.-Ing. Dr.mont. Gregor Arth (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)
Ao.Univ.Prof. Dr. Christian Bernhard (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Bestimmung neuer Phasendiagrammen und Ermittlung der spezifischen Wärmekapazität cp mittels Hochtemperatur-DSC

Aufgabenstellung:

Im Rahmen der Masterarbeit sollen neue Phasendiagramme von Teilsystemen komplexer   Fe-C-Si-Mn-Al Legierungen (= TRIP/TWIP Stähle) experimentell bestimmt werden. Dabei ist auch Vorgehensweise (best practice) für die Hochtemperaturmessung der spezifischen Wärmekapazität cp mit der DSC 404 F1 zu optimieren und zu validieren.

Sämtliche Tätigkeiten können direkt am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie durchgeführt werden. Neue Legierungen werden aus hochreinen Einsatzstoffen mittels Hochfrequenz-Induktionsschmelzen erschmolzen, um dann mittels DSC-cp Messungen die thermodynamischen Daten zu bestimmen. Die so experimentell neu bestimmten Phasendiagramme werden mit der CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) Methode weiterverarbeitet zur Optimierung von thermodynamischen Datenbanken.

Ziel: Hochqualitative thermodynamische Daten von neue Stahllegierungen.


Betreuung:
Dipl. -Ing. Peter Presoly (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Ao.Univ.Prof. Dr. Christian Bernhard (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)



Verhalten bzw. Veränderung von nichtmetallischen Einschlüssen bei der Erstarrung von schweren Schmiedeblöcken unter Berücksichtigung der Blocklage

Die Herstellung großer Schmiedeblöcke ist mit sehr langen Erstarrungszeiten verbunden, die auch einen wesentlichen Einfluss auf die finale Einschlusslandschaft im Rohblock und somit im Schmiedeprodukt haben. In Hinblick auf deren spätere Anwendungen und die dort auftretenden Beanspruchungen spielt der Reinheitsgrad dieser Stähle eine wesentliche Rolle. So stellt beispielsweise die Polierfähigkeit von Kunststoffformenstählen, die unter anderem in direktem Zusammenhang mit dem mikroskopischen Reinheitsgrad steht, ein entscheidendes Qualitätskriterium dar. Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine detaillierte Charakterisierung der nichtmetallischen Einschlüsse hinsichtlich ihrer Größe, Zusammensetzung, Morphologie und Verteilung in unterschiedlichen Zonen des erstarrten Blocks. Als Methode zur Einschlusscharakterisierung soll vorrangig die automatisierte REM/EDX Analyse zum Einsatz kommen, wodurch ein Vergleich der Einschlusslandschaft vor und nach dem Gießen, unter Berücksichtigung lokaler Abhängigkeiten erarbeitet werden kann.


Industriepartner: Buderus Edelstahl GmbH
Ansprechpartner Industrie: Dipl.-Ing. Sebastian Schramhauser
Betreuung:
Dr. Susanne Michelic (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Ao.Univ.Prof. Dr. Christian Bernhard (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)



Phasenbestimmung in erstarrten LD – Schlacken

Für die Weitervewertung von LD-Schlacken ist die mineralogische Zusammensetzung im erstarrten Zustand bedeutend. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Phasen von erstarten LD-Schlackeproben untersucht werden und verschieden Methoden zur Charakterisierung dieser bewertet werden. Eine Zielsetzung dabei ist die Bestimmung der Oxidationstufen von Eisen in den Wüstit- und Calzium - Ferrit-Phasen der Schlacke. Weiters soll der Einbau von Cr2O3 und MgO in den Schlackenphasen untersucht werden. Es sollen dazu Untersuchungen an Betriebs- und Laborproben durchgeführt werden.


Industriepartner: voestalpine Stahl Linz GmbH
Ansprechpartner Industrie:
DI Harald Panhofer (voestalpine Stahl Linz GmbH, Tel.: +43 664 8363834) Betreuung:
Prof. Johannes L. Schenk (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)