A máquina de desgaseificação com nitrogênio é utilizada para controlar o teor de hidrogênio, metais alcalinos e inclusões na massa fundida de alumínio antes da fundição.
Nos últimos 20 anos, o desgaseificação com nitrogênio para o alumínio foi desenvolvida de forma abrangente.
A solubilidade e os parâmetros que influenciam o hidrogênio sempre interagem com a atmosfera, formando assim um equilíbrio entre o hidrogênio gasoso no ar e o hidrogênio no alumínio fundido. No entanto, a pressão parcial (ou teor) de hidrogênio na atmosfera é praticamente irrelevante. Portanto, o hidrogênio provém do vapor de água presente na atmosfera, que reage facilmente com o alumínio líquido para produzir dois produtos de reação problemáticos, a saber, a alumina (inclusões) e o hidrogênio (gás).
O problema de o alumínio conter hidrogênio não se deve ao fato de ele ser particularmente solúvel no alumínio líquido, mas sim de ser particularmente insolúvel no alumínio sólido; por isso, o hidrogênio se precipita da solução durante a solidificação. A máquina de desgaseificação de alumínio com nitrogênio precisa remover o hidrogênio da massa fundida antes de purgá-la com gás inerte (nitrogênio).
Compreender o mecanismo de remoção do hidrogênio é muito importante para determinar e influenciar os fatores que afetam o melhor método de remoção.
O hidrogênio atômico é dissolvido no alumínio líquido e distribuído uniformemente. Quando as bolhas inertes secas são introduzidas na massa fundida, a pressão parcial interna do hidrogênio é quase zero. Na bolha de nitrogênio, estabelece-se rapidamente um equilíbrio local entre a concentração de H e a pressão parcial de H na camada limite de fusão. A taxa de difusão do hidrogênio do corpo humano para a camada limite é limitada, e a recombinação do hidrogênio de átomo para molécula é muito rápida. A concentração de hidrogênio nas bolhas aumenta à medida que elas sobem até a superfície do metal fundido. A taxa de transferência de hidrogênio está relacionada não apenas à taxa de difusão, mas também à área total da interface da bolha. Um determinado fluxo de gás inerte possui uma área de interface maior e pode acomodar bolhas menores.
Além disso, com a redução do número de bolhas, o tempo de permanência de cada bolha na massa fundida se torna mais longo. Isso ocorre porque a velocidade terminal diminui, o que prolonga o tempo de transporte do hidrogênio. Zonas de reação mais profundas permitem mais tempo para se atingir o equilíbrio, pois as bolhas permanecem na massa fundida por mais tempo antes de chegarem à superfície. Portanto, o desgaseificador de nitrogênio para alumínio precisa produzir o mínimo possível de bolhas no fundo do recipiente de tratamento.
Isso é alcançado em altas velocidades do rotor. A massa fundida também é misturada para obter uma distribuição uniforme do hidrogênio. O processamento com pistola de pulverização é o início da desgaseificação industrial, mas a pistola de pulverização geralmente produz grandes bolhas com diâmetros entre 10 e 50 mm. O tamanho das bolhas apresenta uma ampla distribuição e a homogeneidade da massa fundida é limitada. Os tijolos porosos, sejam eles conectados à saída da lança ou ao fundo do forno, produzem bolhas finas com diâmetro de 10 a 20 mm, mas, mesmo com eles, a homogeneização e a distribuição das bolhas não são ideais. Por fim, o desenvolvimento do sistema de jato rotativo com rotor resolveu o problema da distribuição insuficiente de gás e proporcionou bolhas com diâmetros na faixa de 3 a 10 mm.