Σκοπός της παρούσης διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός γρήγορου και ευέλικτου (παραµετρικού) αριθµητικού µοντέλου, µε βάση τα πεπερασµένα στοιχεία, για την πρόβλεψη των στρεβλώσεων ολοκληρωµένων κατασκευαστικών στοιχείων που συγκολλούνται µε Laser. Το µοντέλο που θα αναπτυχθεί θα αξιολογηθεί για την εκτίµηση των παραµέτρων συγκόλλησης, καθώς και για την πρόβλεψη της σειράς των ραφών συγκόλλησης πριν την παραγωγή του ολοκληρωµένου κατασκευαστικού στοιχείου, έτσι ώστε οι στρεβλώσεις να είναι οι ελάχιστες δυνατές. Η ανάπτυξη ενός αριθµητικού µοντέλου που θα επιτρέπει την ακριβή πρόβλεψη των στρεβλώσεων, απαιτεί να ληφθούν υπόψη κατά το δυνατόν µε πληρότητα και ακρίβεια οι παράµετροι της διεργασίας της συγκόλλησης και οι µηχανισµοί που λαµβάνουν χώρα κατά την συνολική διαδικασία. Έτσι ώστε, να επιτευχθεί µια ικανοποιητική προσοµοίωση της διεργασίας της συγκόλλησης. Εποµένως, το µοντέλο υπολογισµού των στρεβλώσεων πρέπει να περιέχει πληροφορίες ή να δηµιουργεί µε τη βοήθεια υπορουτινών δεδοµένα για σειρά ερωτηµάτων, όπως είναι ο τρόπος µε τον οποίο αποδίδεται η ενέργεια από την θερµική πηγή, πως και πόση από την ενέργεια αυτή χάνεται ή απορροφάται το υλικό, τι µηχανισµοί συγκόλλησης εµφανίζονται και πότε, πως επηρεάζονται οι θερµικές και µηχανικές ιδιότητες του υλικού µε τη θερµοκρασία και τι µετασχηµατισµοί φάσεων λαµβάνουν χώρα στην µικροδοµή του υλικού κατά την πλήρη διεργασία της συγκόλλησης. Στο σηµείο αυτό είναι απαραίτητο να διευκρινισθεί ότι στους στόχους της παρούσης διατριβής, δεν περιλαµβάνεται τόσο η παραγωγή νέας γνώσης για την ίδια την διεργασία της συγκόλλησης, όσο η ενσωµάτωση σε έναν ενιαίο κώδικα της σύγχρονης επιστηµονικής γνώσης για την διεργασία της συγκόλλησης. Στον γράφοντα δεν είναι γνωστή η ύπαρξη τέτοιων ολοκληρωµένων υπολογιστικών µοντέλων. Είναι εύλογο ότι ένα τέτοιο µοντέλο µη γραµµικής θερµικής-µηχανικής µεταβατικής ανάλυσης, το οποίο επιπλέον θα λαµβάνει υπόψη τους σχηµατισµούς φάσεων της µικροδοµής του υλικού που λαµβάνουν χώρα κατά την διεργασία της συγκόλλησης, αναµένεται να είναι πολύπλοκο και να απαιτεί µεγάλους χρόνους υπολογισµού. Με σκοπό την δηµιουργία ενός γρήγορου και ευέλικτου (παραµετρικού) µοντέλου, στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη εναλλακτικών υπολογιστικών τεχνικών στον κώδικα των πεπερασµένων στοιχείων, για την ελαχιστοποίηση του χρόνου προσοµοίωσης της συγκόλλησης και του υπολογισµού των στρεβλώσεων πολύπλοκων ολοκληρωµένων εξαρτηµάτων. / -

Η επεξεργασία των νικελιούχων λατεριτικών μεταλλευμάτων της χώρας μας για την παραγωγή σιδηρονικέλιου στη Λάρυμνα συνοδεύεται με την εκπομπή 200000t/y λεπτομερούς σκόνης που συλλέγεται στα συστήματα αντιρρύπανσης των περιστροφικών κάμινων (Π/Κ), μέσης περιεκτικότητας 1.2-1.5% σε Ni και 4-5% σε C. Η διατριβή αυτή συνέβαλε στην ανάπτυξη μεθόδου ανακύκλωσης της σκόνης αυτής με απευθείας αναγωγική της τήξη σε ηλεκτρική κάμινο συννεχούς ρεύματος (DC-HEP) με εμφυσησή της μέσω του κεντρικού διάτρητου γραφιτικού ηλκετρόδιου. Την προκαταρκτική θεωρητική διερεύνηση και τις εργαστηριακές προδοκιμές ακολούθησαν βιομηχανικές δοκιμές στην κάμινο 125t DC-HEP στη χαλυβουργία Georgsmarienhutte της Γερμανίας, όπου έλαβε χώρα τήξη 70t σκόνης και 2.5t φιλομερούς μεταλλεύματος.Η ανάκτηση Ni ήταν πολύ υψηλή 93-99%. Παρήχθησαν χάλυβες χαμηλής κραμάτωσης σε σε Ni καθώς και ποικίλοι τύποι σκωρίας προς διερεύνηση της χρήσης τους στην παραγωγή σύνθετων τσιμέντων Portland και σκωριωτσιμέντων. Πραγματοποιήθηκε μεταλλουργική αξιολόγηση των δοκιμών και αναπτύχθηκε μοντέλο προσομοίωσης της αναγωγικής τήξης της σκόνης. / The tratment of the laterite nickel ferrous ores in Hellas for the production of ferronickel at Larymna is associated with the emission of 200000t/y of fine dust collected in the gas cleaning systems of the rotary kilns (R/Ks), with 1.2-1.5% and 4-5% . Average Ni and C contents respectively . This thesis contributed to the development of a method for the recycling of this dust by means of its direct reduction smelting in a DC-HEP furnace (Direct Current-Hollow Electrode Powder) by its injection through the central hollow graphite electrode. The preliminary theoretical study and the laboratory trials were followed by industrial heat campaigns in the 12st DC-HEP furnace at georgsmarienhutte steelwork in Germany, where around 70t of dust and 2.5t of ore fines were smelted. The Ni-recovery was very high 93-99.9%. Low Nickel alloyed steel grades were produced and various slag types for the investigation of their utilization for the production of composite-portland cements and slag cements. The metallurgical evaluation of the trials was performed and model for the dust reduction smelting process was developed.