Un système de dégazage en ligne permet de réduire l'accumulation de gaz et les problèmes qui en découlent, et d'atteindre une efficacité de raffinage optimale.
L'un des principaux inconvénients des réacteurs conventionnels réside dans le fait que les bulles s'agrègent après avoir été injectées dans le bain d'aluminium fondu. L'accumulation de gaz limite considérablement la vitesse d'affinage. À mesure que les bulles remontent vers la surface, l'accumulation de gaz entraîne la formation de bulles de tailles variables. Les grosses bulles augmentent les perturbations à l'interface entre le bain d'aluminium fondu et la couche d'écume, ce qui entraîne un certain reflux, de sorte que les impuretés présentes dans l'écume réintègrent le bain d'aluminium fondu. Les bulles plus petites qui atteignent la surface du bain d'aluminium fondu permettent de minimiser cette source de pollution.
Plus important encore, la surface de contact entre le gaz et le métal en fusion est considérablement réduite en raison de l'agrégation des bulles en bulles plus grosses. Cela entraîne une réduction significative de la vitesse de réaction d'affinage, car cette réaction ne se produit qu'à l'interface gaz-métal. L'hydrogène présente une grande dispersibilité dans l'aluminium en fusion, et la réaction de transfert est principalement contrôlée par la surface d'interface. Plus la surface d’interface est grande, plus le temps nécessaire pour atteindre un certain degré de dégazage est court.
De plus, plus la surface d'interface est grande, plus les bulles ont de chances de rencontrer et de piéger des impuretés. Par conséquent, plus la surface d'interface est grande, plus le dégazage et raffinage efficacité. À mesure que le nombre de bulles diminue et que la surface de contact entre le gaz et le métal diminue, la probabilité de contact, d'adhérence ou de réaction d'une certaine catégorie d'impuretés avec les bulles sera considérablement réduite.
Influence de la température du gaz raffiné
Lorsque le gaz froid est injecté dans le métal en fusion sous forme de fines bulles, il se dilate rapidement conformément à la loi des gaz parfaits pour former des bulles plus grosses. Entre la température ambiante et la température de l'aluminium fondu, le volume du gaz utilisé pour l'affinage (Ar ou N₂) va tripler. Si cette expansion n'a pas lieu avant que le gaz ne soit divisé en minuscules bulles, l'expansion des bulles entraînera une baisse du rendement.
De plus, l'augmentation du volume de la bulle accroît sa flottabilité et sa vitesse de remontée dans le bain de fusion. Il est donc extrêmement important, avant que le gaz ne pénètre dans le métal en fusion, de le préchauffer à une température proche de celle de l'aluminium fondu. Dans le système de dégazage en ligne, le préchauffage du gaz est assuré par un dispositif spécifique. Celui-ci fait circuler le gaz entre la paroi interne du manchon en graphite et les rainures usinées sur la surface externe de l’arbre rotatif, ce qui multiplie par 20 la section de passage du gaz sur l’arbre rotatif. Cette grande surface de contact permet un transfert rapide de la chaleur du manchon (ou réacteur) vers le gaz en mouvement.
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