Defences

[Fakultät 5]
Einfluss von Temperatur und Beanspruchungsrate auf das Festigkeits-, Verformungs- und Zähigkeitsverhalten des Stahls G42CrMo4 mit unterschiedlicher Einschlusscharakteristik, 
Herr Dipl.-Ing. Sebastian Henschel

Montag, 22. Oktober 2018, 14:00 Uhr
Hörsaal Metallkunde, MET-2065, Haus Metallkunde, Gustav-Zeuner-Straße 5,
2. OG

Die Wirkung nichtmetallischer Einschlüsse auf das temperatur- und beanspruchungs-ratenabhängige Festigkeits-, Verformungs- und Zähigkeitsverhalten des Stahls G42CrMo4 wird erforscht. Die im Rahmen des SFB 920 entwickelten Filter mit funktionalisierter Oberfläche dienten der Reinigung einer vorher bewusst verunreinigten Stahlschmelze. Diese Stähle werden mit kommerziell verfügbaren Stählen verglichen. Das Festigkeits- und Verformungsverhalten wird durch bekannte Modelle beschrieben, um das Zähigkeitsverhalten zu analysieren. Die Messung der bei schlagartiger Beanspruchung und tiefer Temperatur geringeren Zähigkeit erfolgt durch methodisch weiter- und neuentwickelte Versuchs-aufbauten. Die geringere Zähigkeit der Stähle, die im Rahmen des SFB 920 hergestellt wurden, wird auf den höheren Einschlussanteil zurückgeführt. Das Zähigkeitsverhalten wird durch ein neues Modell beschrieben, das die fraktographisch ermittelte Einschlussverteilung einbezieht.

[Fakultät 3]
Optimizing bauxite beneficiation in Indonesia and West Kalimantan, Herr Ferdy Firmansyah, M.T.

Montag, 22. Oktober 2018, 16:30 Uhr
Seminarraum TGB-23TT, Tagebautechnikum, Gustav-Zeuner-Straße 1 a, 
2. OG

Besides coal, nickel, copper, and gold, bauxite is one of the backbone mining commodities that support the Indonesian economy as an exporting nation. Through the current law on minerals and coal, the Indonesian government is promoting the development of mineral value-added and downstream mining industries. One of the included mineral commodities is bauxite. This study aims to analyze the impact of bauxite beneficiation in Indonesia and West Kalimantan. The methodology consists of bauxite-aluminum balance analysis, alumina refinery project valuation, and Input-Output (I-O) analysis. The I-O analysis consists of linkages; multiplier; impact analysis with various scenarios; sector contribution; and optimization of GDP/GRDP. The result indicated that the bauxite beneficiation will always be needed to supply the growing demand. Moreover, based on economic calculation, the alumina refinery project is economically feasible in Indonesia. The next result, I-O analysis suggested that the bauxite beneficiation will provide a good impact on output of the economy, income, employment and also to the GDP/GRDP. 

[Fakultät 4]
Untersuchung der Einflussgrößen auf Stick-Slip-Reibung in einem Modellsilo auf Lambdameterbasis - Ein Beitrag zur labortechnischen Vorhersage der Neigung von Schüttgütern zu Silovibrationen, Herr Dipl.-Ing. Stefan Jäckel

Freitag, 26. Oktober 2018, 14:00 Uhr
Großer Hörsaal Karl-Kegel-Bau, KKB-2030, Karl-Kegel-Bau, Agricolastraße 1,
2. OG

Während des Entleerens zumeist monodisperser Schüttgüter aus großen, dünnwandigen Metallsilos können Vibrationen entstehen, die zu massiven Beeinträchtigungen des bestimmungsgemäßen Betriebes führen. Als Ursache der Silovibrationen steht unter Anderem der Stick-Slip-Effekt, das periodische Schwingen der Scherkräfte bei der Wandreibung von Schüttgütern, zur Diskussion. Die gängigen Labormethoden, und das betrifft vornehmlich die Bestimmung der Fließeigenschaften von Schüttgütern mit Schergeräten, sind auf Grund der niedrigen Spannungsniveaus und kleiner Scherzellenvolumina für die Messung von Stick-Slip Schwingungen mit grobkörnigen Granulaten nur bedingt geeignet. In der vorliegenden Arbeit werden die Haupteinflussgrößen auf Stick-Slip-Reibung (Normalspannung, Schergeschwindigkeit und Wandrauheit) in Ringschergerät und Jenike-Scherzelle untersucht und mit den Ergebnissen aus einem neuartigen Versuchstand, einem Modellsilo auf Lambdameterbasis, verglichen. Neben den genannten Haupteinflussgrößen auf Stick-Slip-Reibung ist im neuen Versuchstand der Einfluss der Schüttgutvorgeschichte, der Partikelform und –rauheit sowie der Steifigkeit des Versuchstandes auf Amplitude und Frequenz der reiberegten Schwingung untersucht worden. Durch zeitlich hochaufgelöste Messungen kann die Abfolge der Ereignisse während eines Stick-Slip-Events exakt bestimmt werden. Mit fünf verschiedenen Kunststoffgranulaten sind Tests mit sehr guter Reproduzierbarkeit gefahren worden. Die bei Anwendern für das Auftreten von Silovibrationen bekannten Granulate zeigten im Modellsilo auf Lambdameterbasis Stick-Slip-Reibung, die unproblematischen Granulate nicht. Damit besteht mit dem Modellsilo auf Lambdameterbasis zudem die Möglichkeit, Schüttgüter auf Ihre Neigung zu Silovibrationen zu testen.

[Fakultät 5]
Solubility and oxidation behavior of arsenic, antimony and bismuth in copper electrorefining, Frau Dipl.-Ing. Vrauke Zeibig

Freitag, 26. Oktober 2018, 14:00 Uhr
Hörsaal Ledebur-Bau, LED-1105, Ledebur-Bau, Leipziger Straße 34, 1. OG

For copper electrorefining conditions implying a consistent cathode quality the trouble-free operation of technical tankhouses despite the increasing variety of scrap and copper ores with higher concentrations of arsenic, antimony and bismuth is mandatory. Within this thesis several technical anodes from primary and secondary smelters with very different compositions and molar ratios As/(Sb+Bi) have been selected and electrochemically dissolved for the characterization of electrolyte equilibria that are dependent of various factors like the dissolution rates of arsenic, antimony and bismuth and the oxidation rates of arsenic and antimony. The effect of the oxidation of arsenic and antimony on the electrolyte has been characterized and actively controlled. It has been shown how the oversaturation of the three concerning elements establishes and which parameters influence the oversaturation. Within this thesis it has been shown which anode contents are tolerable and which parameters are mandatory for a stable electrorefining process without cathode contamination by arsenic, antimony and bismuth.

[Fakultät 4]
Development of calcium zirconate castables based on slip casted raw material for gasifier, Herr Mingliang Li, M.Sc.

Montag, 29. Oktober 2018, 10:00 Uhr
Hörsaal Silikattechnik, SIL-0118, Haus Silikattechnik, Agricolastraße 17, EG

Gasification is a key process of chemical and energy industry. In order to improve the economic feasibility of gasifiers, new refractory lining materials have to be developed, which can substitute the currently used high chromia bricks. This work has been focused on the preparation of CaZrO3 particles and the corrosion behaviour of CaZrO3 refractory against coal ash in air and CO. Slip casting and calcination was designed for the synthesis of coarse and fine CaZrO3 particles. The corrosion behaviour of CaZrO3 refractory castables against coal ash was evaluated by thermodynamic simulation, disc test and cup test in oxidizing and reducing atmospheres. The results showed that CaZrO3 castabled consisting of the sintered particles had the potential as lining materials for gasification process up to 1450 °C. This work should be regarded as a starting point for the study of CaZrO3refractories used for coal gasification.

[Fakultät 5]
Modellierung und Untersuchung der Schmelzströmung für die gerichtete Erstarrung in der industriellen Photovoltaik,
Herr Dipl.-Ing. Paul Bönisch

Freitag, 02. November 2018, 14:00 Uhr
Hörsaal Ledebur-Bau, LED-1105, Ledebur-Bau, Leipziger Straße 34, 1. OG

Diese Arbeit stellt einen Beitrag zur Modellierung der gerichteten Erstarrung von Silizium für die Photovoltaik dar. Es wurde basierend auf einem industriellen Prozess ein Modellaufbau der Schmelze mit zwei Induktoren nach der Ähnlichkeitstheorie abgeleitet. Dieser ermöglicht, durch die Verwendung von niedrig schmelzenden Metallen, eine umfassende Messung der Strömungsgeschwindigkeiten mit Ultraschall-Velocimetrie. Basierend auf den experimentellen Daten wurde ein numerisches Modell zur Berechnung der Schmelzströmung unter Magnetfeldeinfluss validiert. Es wurden detaillierte Untersuchungen zu Strömungsstrukturen und beeinflussende Parameter durchgeführt, eine Methode zur Klassifizierung entwickelt und die Rotationskennzahl Ro eingeführt, mit welcher man in Abhängigkeit vom Magnetfeld und der Schmelzgeometrie die horizontale Rotation der Schmelzströmung in einem breiten Gültigkeitsbereich vorhersagen kann. Das validierte numerische Modell wurde zur Prozessoptimierung auf die Schmelzströmung des industriellen Prozesses angewendet. 

[Fakultät 4]
Schlickerbasiertes Urformgebungsverfahren für die Herstellung von Kugelstrukturen auf Basis von Zirkonoxid und TRIP-Stahl, Frau Dipl.-Ing. Marie Oppelt

Donnerstag, 08. November 2018, 13:00 Uhr
Hörsaal Silikattechnik, SIL-0118, Haus Silikattechnik, Agricolastraße 17, EG

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Prozessroute entwickelt, die es gestattet, sowohl Voll- als auch Hohlkugeln und Kugelmakrostrukturen mit pulvermetallurgischen und schlickerbasierten Verfahren über die Route der Alginatgelierung herzustellen. Dabei ist es möglich, mit nur einem Prozessschritt bei Raumtemperatur überwiegend monomodal verteilt vorliegende Voll- und Hohlkugeln aus TRIP-Stahl und magnesiumteilstabilisiertem Zirkonoxid zu erzeugen. Diese können anschließend ohne Schweißen oder Löten durch Verwendung eines Kaltfügeverfahrens verbunden werden, um metallreiche Leichtbaustrukturen mit verbessertem Energieabsorptionsvermögen zu erzeugen. Inhalt der vorliegenden Arbeit sind die Entwicklung der Kugelherstellung, die Optimierung geeigneter Entbinderungs- und Sinterregime sowie die Charakterisierung der Kugelstrukturen in Bezug auf Mikrostruktur und physikalische sowie mechanische Eigenschaften. Innerhalb der Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass alle partikelverstärkten Kugeln bei niedrigen Stauchungen (bis 20 %) eine bis zu doppelt so hohe Spannung gegenüber den reinen Stahlkugeln aufweisen. 

[Fakultät 3]
Inherent strength and stiffness anisotropy of laminated rocks,
Herr Mohamed Ahmed Ismael, M.Sc.

Montag, 19. November 2018, 13:00 Uhr
Hörsaal Helmut-Härtig-Bau, HHB-1035, Helmut-Härtig-Bau, Gustav-Zeuner-Straße 1, 1. OG

The variation of rock strength and stiffness, known as mechanical anisotropy, is expected at different scales: large (mass) - or small (intact) - scales. It is always mandatory for engineering applications built either on or in anisotropic rock masses to investigate the strength and deformation behavior of those masses. To achieve this goal, a continuum-based constitutive model named ‘Transubi model’ is presented to analyze the mechanical anisotropy. Experimental investigations and numerical simulations focused mainly on the influence of the mechanical anisotropy on the plastic zoning around excavated openings in laminated rocks. Later, the Transubi model was applied to a tunnel excavated in a shaly facies formation of bedded argillaceous Opalinus clay in an URL (FE-tunnel) to obtain the short-term stability insights. Overall, the research outcomes may have a prospective impact regarding the understanding of anisotropy of laminated, bedded and foliated rocks which improves the deformation behaviour predictability using continuum-based numerical modeling tools.

[Fakultät 5]
Ein Beitrag zum Oxidationsverhalten von Ruthenium während einer Kupfergewinnungselektrolyse,
Frau 
Dipl.-Ing. Alexandra Thiere

Montag, 26. November 2018, 14:00 Uhr
Hörsaal Ledebur-Bau, LED-1105, Ledebur-Bau, Leipziger Straße 34, 1. OG

Das Recycling von edelmetallhaltigen Materialien kann zum Eintrag von Ruthenium in die Kupfergewinnungselektrolyse führen, wo es zu leicht flüchtigem Rutheniumtetroxid oxidiert wird. Um bei der Elektrolyse Rutheniumverluste zu vermeiden, wurde das Oxidationsverhalten von Ruthenium in einer Kupfergewinnungselektrolyse an Bleilegierungs- sowie Diamant-anoden mit unterschiedlicher Sauerstoffüberspannung durch Variation der Temperatur sowie der Stromdichte untersucht. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass Ruthenium nicht direkt elektrochemisch an der Anode zum Rutheniumtetroxid oxidiert wird. Vor allem an Anoden mit hoher Sauerstoffüberspannung erfolgt parallel zur Sauerstoffentwicklung die Bildung von weiteren Oxidationsmitteln, welche durch chemische Reaktionen mit den im Elektrolyt enthaltenen Rutheniumverbindungen zu leicht flüchtigem Rutheniumtetroxid oxidieren. Diese Reaktionen sind vor allem von der Temperatur und die Bildung der dafür notwendigen Oxidationsmittel vom Anodenpotential abhängig. Zur Vermeidung von Rutheniumverlusten in Kupfergewinnungselektrolysen sollten daher Anoden mit einem niedrigen Potential bei niedrigen Elektrolyttemperaturen eingesetzt werden.

[Fakultät 4]
Liquid Metal Flow in Continuous Casting Molds: A Numerical Approach of Electromagnetic Flow Control, Turbulence and Multiphase Phenomena, Herr Christoph Kratzsch, M.Sc.

Freitag, 14. Dezember 2018, 10:30 Uhr
Seminarraum WEI-0120, Julius-Weisbach-Bau, Lampadiusstraße 4, EG

Der Effekt eines externen Magnetfeldes auf die mehrphasige und turbulente Strömung in Stranggusskokillen und deren Wechselspiel führt in den wissenschaftlichen Arbeiten zu widersprüchlichen Aussagen. Die verschiedenen Prozessparameter können innerhalb eines kleinen Varianzbereichs entscheidenden Einfluss auf die Aussage haben, ob ein Magnetfeld begünstigend oder schädigend auf die Qualität des Produkts wirkt. Um wichtige Einflussfaktoren zu identifizieren, werden daher numerische Strömungssimulationen des Prozesses durchgeführt. Dazu wird zunächst ein mehrphasiger und inkompressibler Mehrregionen-CFD-Löser für magnetohydrodynamische Strömungen entwickelt und validiert, um die komplexe Strömung in einer Stranggusskokille mit hoher Genauigkeit simulieren zu können. Darauf aufbauend wird das numerische Setup anhand einer Modellkokille mit aktuellen Messdaten validiert. Durch die neuartige Kombination Lagrange’scher Lösungsmethoden mit angepassten Termen für die Magnetohydrodynamik sowie der skalenaufgelösten magnetohydrodynamischen Turbulenz, können erstmals Aussagen zur optimalen Magnetfeldverteilung im Hinblick auf Strömungsstabilität, Turbulenzmodulation und Blasenverteilung getroffen werden. Mit Hilfe dieses Wissens können neuartige Konzepte elektromagnetischer Bremssysteme für den Stranggussprozess entwickelt werden. 

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