تُستخدم آلة إزالة الغازات النيتروجينية للتحكم في محتوى الهيدروجين والمعادن القلوية والشوائب في معدن الألومنيوم المنصهر قبل الصب.
خلال العشرين عامًا الماضية، إزالة غازات النيتروجين وقد تم تطوير مجال الألمنيوم بشكل شامل.
تتفاعل قابلية ذوبان الهيدروجين والمعلمات المؤثرة عليه دائمًا مع الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تكوين توازن بين الهيدروجين الغازي في الهواء والهيدروجين الموجود في الألومنيوم المنصهر. لكن الضغط الجزئي (أو المحتوى) للهيدروجين في الغلاف الجوي لا علاقة له بالموضوع تقريبًا. لذلك، فإن الهيدروجين يأتي من بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي، والذي يتفاعل بسهولة مع الألومنيوم السائل لينتج عنه نواتج تفاعل مشكوك فيها، وهما الألومينا (الشوائب) والهيدروجين (الغاز).
المشكلة المتمثلة في احتواء الألومنيوم على الهيدروجين لا ترجع إلى أنه قابل للذوبان بشكل خاص في الألومنيوم السائل، بل إلى أنه غير قابل للذوبان بشكل خاص في الألومنيوم الصلب؛ ولذلك يتراكم الألومنيوم من المحلول أثناء عملية التصلب. وتحتاج آلة إزالة غازات النيتروجين من الألومنيوم إلى إزالة الهيدروجين من المادة المنصهرة قبل تطهيرها بغاز النيتروجين الخامل.
يُعد فهم آلية إزالة الهيدروجين أمرًا بالغ الأهمية لتحديد العوامل التي تؤثر على أفضل طريقة للإزالة والتأثير عليها.
يُذوب الهيدروجين الذري في الألومنيوم السائل ويتوزع بشكل متساوٍ. وعندما تُدخل الفقاعات الخاملة الجافة إلى المادة المنصهرة، يكون الضغط الجزئي الداخلي للهيدروجين قريبًا من الصفر. في فقاعة النيتروجين، يتحقق توازن موضعي بسرعة بين تركيز الهيدروجين والضغط الجزئي للهيدروجين في الطبقة الحدودية للمادة المنصهرة. معدل انتشار الهيدروجين من الجسم البشري إلى الطبقة الحدودية محدود، كما أن إعادة تجميع الهيدروجين من ذرة إلى جزيء سريع جدًّا. يزداد تركيز الهيدروجين في الفقاعات مع صعودها إلى سطح المادة المنصهرة. ولا يرتبط معدل انتقال الهيدروجين بمعدل الانتشار فحسب، بل يرتبط أيضًا بالمساحة الإجمالية لواجهة الفقاعة. فكل تدفق غاز خامل معين له مساحة واجهة أكبر ويمكنه استيعاب فقاعات أصغر حجمًا.
بالإضافة إلى ذلك، مع انخفاض عدد الفقاعات، يزداد وقت بقاء كل فقاعة في المادة المنصهرة. ويرجع ذلك إلى انخفاض السرعة النهائية، مما يؤدي إلى إطالة مدة انتقال الهيدروجين. وتتيح مناطق التفاعل الأعم وقتًا أطول للوصول إلى حالة التوازن، لأن الفقاعات تبقى في المادة المنصهرة لفترة أطول قبل أن تصل إلى السطح. ولذلك، يجب أن ينتج جهاز إزالة النيتروجين من الألومنيوم أقل عدد ممكن من الفقاعات في قاع وعاء المعالجة.
ويتم تحقيق ذلك عند سرعات عالية للدوار. كما يتم خلط المادة المنصهرة للحصول على توزيع متجانس للهيدروجين. وتعد المعالجة باستخدام مسدس الرش الخطوة الأولى في عملية إزالة الغازات صناعيًّا، لكن مسدس الرش عادةً ما ينتج فقاعات كبيرة يتراوح قطرها بين 10 و50 ملم. ويتسم حجم الفقاعات بتباين واسع، كما أن تجانس المادة المنصهرة محدود. أما الطوب المسامي، سواء كان متصلاً بمخرج الرمح أو بقاع الفرن، فينتج فقاعات دقيقة يبلغ قطرها من 10 إلى 20 ملم، ولكن حتى مع وجودها، لا يكون التجانس وتوزيع الفقاعات في أفضل حالاتهما. وأخيرًا، أدى تطوير نظام النفاثة الدوارة المزود بدوار إلى حل مشكلة التوزيع غير الكافي للغاز، وأنتج فقاعات يبلغ قطر كل منها ما بين 3 و10 ملم.