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Offered Master Theses (Last Updated May 2018)


  1. Offered Master Theses
  2. Master Theses In Progress
  3. Completed Diploma-/Master Theses

 

Wir bedanken uns für Ihr Interesse an Bachelorarbeitsthemen/Masterarbeitsthemen. Bitte berücksichtigen Sie, dass nicht immer alle angedachten Arbeiten auch den Weg auf unsere Homepage finden.
Wir verfügen über einen Pool an Arbeiten, die in Zusammenarbeit mit Industriepartnern des Lehrstuhls aber auch im Rahmen von Projekten am Lehrstuhl an geeignete Kandidatinnen und Kandidaten vergeben werden. Auch Arbeiten im Ausland versuchen wir zu vermitteln und zu fördern.

Individuelle Interessen lassen sich oft in einem persönlichen Gespräch besser klären. Wir ersuchen Sie deshalb nicht nur unsere Homepage zu durchforsten sondern auch direkt das Gespräch mit

Prof. Johannes Schenk für Arbeiten im Bereich der Eisen- und Stahlherstellung,
mit Ass.Prof. Susanne Michelic für Arbeiten um das Thema nichtmetallischer Einschlüsse und mit
Ao.Prof. Christian Bernhard für Arbeiten rund um das Gießen und Schweißen von Stahl

zu suchen. Natürlich können Ihnen aber auch alle wissenschaftlichen MitarbeiterInnen weiterhelfen.


Optimierung von Schweißzusätzen für das Lichtbogenschweißen mit Fülldrahtelektrode

Kurzbeschreibung der Problemstellung:

Beim Lichtbogenschweißen mit Fülldrähten erfüllt der Schweißzusatz eine Reihe von Aufgaben: Der Schutz des Schweißbads vor der Atmosphäre, die Beeinflussung des Tropfenübergangs zur Lichtbogenstabilisierung, Oxidation bzw. Desoxidation und Denitrierung, Schlackenbildung und Beeinflussung von Oberflächenspannnung und Schlackenviskosität für die Anwendung in den gewünschten Schweißpositionen. Als Füllungsbestandteile dienen z.B. Oxide, Karbonate, Fluoride und Legierungselemente in metallischer Form.
Im Rahmen eines K1-MET-Projektes soll der Einfluss des verwendeten Schutzgases auf die sich ausbildenden Schlacken an ausgewählten Fülldrahtproben erforscht werden. Dazu sind die Fülldrahtproben mit unterschiedlichen Schutzgasen zu schweißen und die sich bildenden Schlacken sind chemisch und thermophysikalisch (Viskosität, Schmelztemperatur und Benetzungsvermögen) zu charakterisieren. Weiters soll untersucht werden, ob eine rezeptseitige Kompensation des vermutlich erhöhten Abbrandverhaltens beim Schweißen unter reinem Kohlendioxid möglich ist.
Es ist bekannt, dass beim Verschweißen eines PW-Fülldrahtes in PA- und PB-Position eine gewisse Neigung zur Ausbildung von oberflächlichen Poren vorhanden ist. Im Zuge dieser Arbeit soll weiters untersucht werden, ob ein Zusammenhang zwischen der Ausgeprägtheit der Neigung zur Porenbildung in den genannten Positionen und der Schlacke (chemische Zusammensetzung, Viskositätsverhalten, Benetzungsverhalten) feststellbar ist. Mit diesen Arbeiten soll die Basis für die weiterführende Optimierung von den Schweißzusätzen gelegt werden.

Projektinhalt:

  • Literaturstudie bezüglich der Rolle von Schlacken im Schweißprozess,
  • Charakterisierung von ausgewählten Schlacken (chemísche Zusammensetzung, Phasenausbildung und Bestimmung der thermophysikalischen Eigenschaften),
  • Auf Basis der generierten Daten einen Zusammenhang zwischen dem verwendeten Schutzgas und der sich ausbildenden Schlacke erarbeiten,
  • Einen möglichen Zusammenhang zwischen der Neigung zur Porenbildung und den "Schlackendaten" herstellen.

Industriepartner:

voestalpine Böhler Welding GmbH und K1-MET GmbH

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


Einfluss der Düsenbetriebsparameter auf die Tropfengröße und –geschwindigkeit in Wasser/Luft – Sprays und deren Auswirkung auf den Wärmeübergangskoeffizienten

Kurzbeschreibung der Problemstellung:

In der Sekundärkühlzone einer Stranggießanlage wird der erstarrende Stahl mithilfe von Wasser/Luft Gemischen abgekühlt. Diese Gemische werden mittels Düsen erzeugt, welche sich in Bauform und Betriebsparametern unterscheiden. Unter Düsenbetriebsparametern sind der Wasserdurchfluss bzw. Luftdurchfluss und der Wasserdruck bzw. Luftdruck zu verstehen. Außerdem wird der Abstand zwischen Düsenkopf und Stahloberfläche, sowie der Abstand zwischen den Düsen variiert um unterschiedliche Kühlcharakteristika bzw. Spraybreiten einzustellen. In dieser Arbeit soll der Einfluss der Parameter, als auch der Abstände, auf die geformten Wassertropfen bestimmt werden. Die Größe der Tröpfchen wird durch Lasergranulometrie, die Geschwindigkeit durch eine High Speed Kamera bestimmt. Nach Vermessung der Sprays soll ein möglicher Zusammenhang zwischen den Tropfeneigenschaften und dem erreichten Wärmeübergangskoeffizienten ermittelt werden. Dazu wird der Wärmeübergangskoeffizient mit dem Düsenmessstand des Lehrstuhls für Eisen- und Stahlmetallurgie gemessen.

Projektinhalt:

  • Literaturrecherche
  • Messung der Tropfengröße (Lasergranulometrie)
  • Messung der Tropfengeschwindigkeit (High Speed Kamera)
  • Ermittlung eines möglichen Zusammenhangs zwischen Tropfeneigenschaften und Wärmeübergangskoeffizient

Betreuung:
Ao.Univ.Prof. Christian Bernhard (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)
Dipl.-Ing. Lukas Preuler (K1-MET GmbH)


Quantitative evaluation of hydrogen arc plasma spectrum

Background:

Hydrogen plasma smelting reduction (HPSR) of iron ore as a new generation of steelmaking is a process in which iron ore in a plasma furnace is reduced by ionized and excited hydrogen molecules. In this process, argon is used as a plasma gas due to its low ionization energy and high conductivity. Another possibility is the use of nitrogen instead of argon. Hydrogen operates as a reducing agent, hence a mixture of hydrogen and argon is injected into the arc zone in the reactor through the hollow graphite electrode. The injection through the electrode can guarantee the best conditions for atomization and ionization. In the HPSR process, colliding electrons with hydrogen molecules leads to exciting them. Hence, excited hydrogen molecules play an important role in extracting of iron from iron ores.

A lab-scale plasma reactor with relevant equipment was installed in our Plasma Arc Laboratory. The normal continuous power of the reactor is 8 kW which is supplied by a DC power unit with regard to transferred arc attachment. The below figure shows a schematic of the plasma facilities.


Figure: Schematic overview of the Plasmette

The complete spectrum of Hydrogen consists of separate series which In the order of increasing wavelength, they are the Lyman series (ultra violet), Balmer series (visible), Paschen series, Brackett series, Pfund series, and Humphrey's series (infra-red). In terms of hydrogen species, it can exist in molecular H2, atomic H, ionic H+, H2+, H3+ and exited H* states. The reduction rate of iron ore in the liquid state is higher than solid state. The reduction ability of each hydrogen species depends on the electron shell.

Objectives:

For evaluating the efficiency of the process, the hydrogen plasma arc should be evaluated in terms of the ionization and excitation of the hydrogen molecules. Therefore, the spectral intensity distribution of hydrogen arc plasma should be evaluated.

Scope:

  • Specification of hydrogen plasma spectrum
  • Evaluation of measurements of the emission spectrum of hydrogen plasma arc
  • Evaluation the degree of ionization of hydrogen plasma arc

Industrial partners:

K1-Met GmbH, voestalpine Stahl GmbH and voestalpine Stahl Donawitz GmbH

Advisor:
Fogh-lis. Masab Naseri Seftejani (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Univ.-Prof. Dipl.-Ing.Dr.techn. Johannes Schenk (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)


Simulation of iron oxide particles temperature in the HPSR plasma arc zone

Background:

Hydrogen plasma smelting reduction (HPSR) of iron ore as a new generation of steelmaking is a process in which iron ore in a plasma furnace is reduced by ionized and excited hydrogen molecules. In this process, argon is used as a plasma gas due to its low ionization energy and high conductivity. Another possibility is the use of nitrogen instead of argon. Hydrogen operates as a reducing agent, hence a mixture of hydrogen and argon is injected into the arc zone in the reactor through the hollow graphite electrode. The injection through the electrode can guarantee the best conditions for atomization and ionization. In the HPSR process, colliding electrons with hydrogen molecules leads to exciting them. Hence, excited hydrogen molecules play an important role in extracting of iron from iron ores.

A lab-scale plasma reactor with relevant equipment was installed in our Plasma Arc Laboratory. The normal continuous power of the reactor is 8 kW which is supplied by a DC power unit with regard to transferred arc attachment. The below figure shows a schematic of the plasma facilities.


Figure: Schematic overview of the Plasmette

Objectives:
In terms of hydrogen species, it can exist in molecular H2, atomic H, ionic H+, H2+, H3+ and exited H* states. The reduction rate of iron ore in the liquid state is higher than solid state. Therefore, to evaluate the reduction rates in the HPSR process, it is essential to know the temperature gradients of the plasma arc and its influence on the temperatures of the iron ore particles in the arc zone.

Scope:

  • Specification of gas velocity in the plasma arc
  • Specification of iron ore and lime particles velocity in the arc zone
  • Modeling of temperature fields for plasma arc
  • Heat transfer modeling of solid particles in the arc

Industrial partners:

K1-Met GmbH, voestalpine Stahl GmbH and voestalpine Stahl Donawitz GmbH

Advisor:
Fogh-lis. Masab Naseri Seftejani (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Univ.-Prof. Dipl.-Ing.Dr.techn. Johannes Schenk (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)


Auswirkung von Einschluss- und Karbidverteilung auf das Zerspanungsverhalten in hochlegierten Stählen

Ziel der Masterarbeit ist es, aufbauend auf bereits durchgeführte grundlegende Untersuchungen zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen Reinheitsgrad und Zerspanungseigenschaften, die Auswirkung von bestimmten Einschlusseigenschaften (z.B. Größe, Zusammensetzung) in Abhängigkeit der Legierungslage des Werkstoffes auf das Zerspanungsverhalten zu bestimmen. Zusätzlich soll der Einfluss von Karbiden auf ausgewählte Zerspanungsparameter bewertet werden. Von besonderem Interesse ist das Zusammenspiel von Einschluss- und Karbidgehalt.
Vorrangig soll dabei ein Warmarbeitsstahl mit definierter chemischer Zusammensetzung aber unterschiedlichen Reinheitsgradniveaus betrachtet werden. Als Methode zur Einschlusscharakterisierung wird primär die automatisierte REM/EDX Analyse verwendet. Diese ermöglicht die Analyse mehrerer 1000 Partikel auf einer definierten Messfläche hinsichtlich Größe, Morphologie, chem. Zusammensetzung sowie Verteilung.
An den Stahlproben werden Zerspanungsversuche mittels Hartmetallwendeschneidplatten durchgeführt. Die Ergebnisse der Zerspanungstest sollen mit dem REM/EDX Ergebnissen verglichen und korreliert werden. Die Verschleißmechanismen der Werkzeuge sollen dabei mittels Digitalmikroskopie und REM im Detail untersucht und mit den Materialeigenschaften der Stähle in Zusammenhang gebracht werden.

Inhalt:

  • Literaturrecherche
  • Durchführung und Auswertung von Zerspanungstests
  • Charakterisierung des Reinheitsgrads mittels automatisierter REM/EDX Analyse und Extraktion

Vergleich, Diskussion und Zusammenfassung der Ergebnisse

Betreuung:
Dipl.-Ing. Alexander Mayerhofer (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Dipl.-Ing. Dr.mont. Susanne Michelic (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)


Entwicklung eines Berechnungstools zur Vorhersage von AlN-Ausscheidungen in Stählen

Kurzbeschreibung der Problemstellung:

Die Entstehung von Ausscheidungen wie Aluminiumnitrid, spielt in der Stahlherstellung und -verarbeitung eine entscheidende Rolle. Neben Art der Ausscheidung haben auch Entstehungszeitpunkt, Volumenanteil und Größe einen bedeutenden Einfluss auf die Produktqualität. Aufgrund der erheblichen Zeit- und Kostenersparnis erfolgt die Ermittlung dieser Daten heutzutage unter anderem mithilfe von Simulationsprogrammen. Im Zuge der Diplomarbeit sollen die Programme MatCalc und IDS zur AlN-Ausscheidungsberechnung verglichen werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind anschließend mit experimentellen Daten aus der Hochtemperatur-Laser-Scanning-Konfokal-Mikroskopie sowie dem IMC-Biegeversuch abzugleichen. Die dadurch gewonnenen Erkenntnisse sollen genutzt werden, um ein Ausscheiungsvohersage-Modell in MatLab zu programmieren.Voraussetzung für diese Tätigkeiten bildet dabei eine umfassende Literaturrecherche zum Thema Ausscheiungskinetik von Aluminiumnitriden.

Projektinhalt:

  • Umfassende Literaturrecherche zum Thema AlN-Auscheidungskinetik
  • Vergleich der Ausscheidungsberechnungsprogramme MatCalc und IDS
  • Abgleich der erhaltenen Daten mit experimentell ermittelten Werten aus HT-LSCM Versuchen und IMC-B Versuchen
  • Unterstützende Tätigkeiten bei HT-LSCM Auswertungen
  • Erstellen eines Ausscheidungsberechnungs-Tools in MatLab, basierend auf den erhaltenen Erkenntnissen

Betreuung:
Dipl.-Ing. Nora Fuchs (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)

Dipl.-Ing. Roman Krobath (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)
Ao.Univ.Prof. Christian Bernhard (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)


Reduktion und Modifikation von LD-SchlackeReduktion und Modifikation von LD-Schlacke

Kurzbeschreibung der Problemstellung:

Rückgewinnung des in der LD-Schlacke gebundenen Eisens unter Erhaltung des Produktcharakters, der vom Eisen befreiten Fraktion auf dem reduktiven Weg ohne Einsatz von Fluor und/oder Alkali hältigen Flussmitteln.

Projektinhalt:

  • Identifikation möglicher Phasen, welche durch reduzierende/modifizierende Behandlung aus LDS erzeugt werden können und das Potential zur weiteren stofflichen Nutzung haben.
  • Identifikation geeigneter Zuschlagstoffe/Flussmittel zur gezielten Herstellung dieser Phasen
  • Abschätzung des notwendigen Reduktionsgrades (Eisen,Mangan etc.)
  • Konzeptionierung eines geeigneten Modell Versuches (Labor)
  • Versuche mit dem Ziel der Minimierung des betrieblich zu betreibenden Aufwandes

Betreuung:
Dipl.-Ing. Florian Penz (K1-MET GmbH)

Univ.-Prof. Dipl.-Ing.Dr.techn. Johannes Schenk (Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie)