La máquina de desgasificación con nitrógeno se utiliza para controlar el contenido de hidrógeno, metales alcalinos e inclusiones en el aluminio fundido antes de la colada.
En los últimos 20 años, el desgasificación con nitrógeno para el aluminio se ha desarrollado de forma exhaustiva.
La solubilidad del hidrógeno y los parámetros que influyen en ella interactúan siempre con la atmósfera, lo que da lugar a un equilibrio entre el hidrógeno gaseoso presente en el aire y el hidrógeno presente en el aluminio fundido. Sin embargo, la presión parcial (o contenido) de hidrógeno en la atmósfera es prácticamente irrelevante. Por lo tanto, el hidrógeno procede del vapor de agua de la atmósfera, que reacciona fácilmente con el aluminio líquido para producir dos productos de reacción problemáticos: la alúmina (inclusiones) y el hidrógeno (gas).
El problema de que el aluminio contenga hidrógeno no se debe a que este sea especialmente soluble en el aluminio líquido, sino a que es especialmente insoluble en el aluminio sólido, por lo que el hidrógeno se precipitará de la solución durante la solidificación. La máquina de desgasificación de nitrógeno para aluminio debe eliminar el hidrógeno de la masa fundida antes de purgarla con nitrógeno como gas inerte.
Comprender el mecanismo de eliminación del hidrógeno es muy importante para determinar e influir en los factores que afectan al mejor método de eliminación.
El hidrógeno atómico se disuelve en el aluminio líquido y se distribuye de manera uniforme. Cuando se introducen las burbujas inertes secas en la masa fundida, la presión parcial interna del hidrógeno es prácticamente nula. En la burbuja de nitrógeno se establece rápidamente un equilibrio local entre la concentración de H y la presión parcial de H en la capa límite de fusión. La velocidad de difusión del hidrógeno desde el cuerpo humano hacia la capa límite es limitada, y la recombinación del hidrógeno de átomo a molécula es muy rápida. La concentración de hidrógeno en las burbujas aumenta a medida que estas ascienden hacia la superficie del metal fundido. La velocidad de transferencia de hidrógeno no solo está relacionada con la velocidad de difusión, sino también con el área total de la interfaz de la burbuja. Un flujo determinado de gas inerte presenta una mayor área de interfaz y permite la formación de burbujas más pequeñas.
Además, al reducirse el número de burbujas, el tiempo de permanencia de cada una de ellas en la masa fundida se alarga. Esto se debe a que la velocidad terminal disminuye, lo que alarga el tiempo de transporte del hidrógeno. Unas zonas de reacción más profundas permiten disponer de más tiempo para alcanzar el equilibrio, ya que las burbujas permanecen en la masa fundida durante más tiempo antes de llegar a la superficie. Por lo tanto, el desgasificador de nitrógeno para aluminio debe generar el mínimo número posible de burbujas en el fondo del recipiente de tratamiento.
Esto se consigue a altas velocidades del rotor. La masa fundida también se mezcla para obtener una distribución uniforme del hidrógeno. El procesamiento con pistola pulverizadora es el primer paso de la desgasificación industrial, pero la pistola suele producir burbujas grandes con diámetros de entre 10 y 50 mm. El tamaño de las burbujas presenta una amplia distribución y la homogeneidad de la masa fundida es limitada. Los ladrillos porosos, ya estén conectados a la salida de la lanza o al fondo del horno, producen burbujas finas con un diámetro de entre 10 y 20 mm, pero incluso con ellos, la homogeneización y la distribución de las burbujas no son óptimas. Finalmente, el desarrollo del sistema de chorro rotativo con rotor resolvió el problema de la distribución insuficiente del gas y proporcionó burbujas con diámetros comprendidos entre 3 y 10 mm.