从炉篦条工作条件和失效形式看,选择成分原则主要是提高材料抗高温氧化性能,高温强度及抗热震性和高温抗蠕变性。
1、铬：铬是高铬合金最主要的元素。材质的耐热性能是包括高温下的抗氧化性与强度的一个综合概念,而铬在高温下与氧接触时,表面生成致密的Cr2O3保护膜,其熔点高,能严密覆盖在金属表面,使合金与氧隔开,阻止或延缓了合金由外向内的氧化过程,故合金具有较好的抗氧化性。工作温度在℃时,铬含量要低一些,在℃铬含量要求高一些，铬含量应控制在20%～24%合适。
2、碳：合金中碳含量增加,引起碳化物数量的增加,这对提高材料在℃环境下抗磨损的耐磨性是有益的试验证明在铬含量为20%～24%的条件下,耐磨性随碳含量增高而提高,材料的塑性变形能力逐渐下降,相界增加,高温强度降低。为此,将碳含量控制在2.0%～3.5%。
3、硅：高铬合金中加入适量的硅,可以明显改善其抗氧化能力,在铬含量保持一定的情况下,本文的对比试验见附表。但硅含量过高,将使合金中石墨增多,并使其粗化,基体中铁元素含量也会增加,从而导致强度下降,为此,硅含量控制在1.6%～2.0%。
4、锰：锰是阻碍石墨化形成的元素,促进形成Fe3C,锰与硫形成MnS,其熔点高达℃,从而抵消了硫的有害作用。但锰对高铬合金的抗氧化性产生不利影响,故锰的含量控制在0.4%～0.8%。
5、铝： 高铬合金中加入适量的铝,也可以显著提高合金的抗氧化能力,主要是形成致密的Al2O3氧化膜。另外铝的脱氧能力极好,但铝的含量高,会使铸造性能恶化,故铝含量控制在0.6%～1.2%。
6、镍：镍是有利于提高合金高温强度的元素,且在一定程度上提高合金抗氧化能力。但其价格贵,故镍含量控制在0.6%～1.2%。
7、稀土及其他元素：根据多元合金化理论,采用多种微量元素,不仅可以代替某种量大的合金元素,而且强度升高比例较大,对此选择了Ni、Mo、V等合金元素。其中Ni无限固溶于奥氏体中,不形成任何形式的碳化物,是稳定奥氏体的主要元素。Mo元素提高共析转变温度,提高高温强度,并细化初生奥氏体。V的主要作用是细化初生奥氏体。
加入稀土可净化钢液,除气,脱硫,改善夹杂物形状,提高材料的强度和韧性,改善铸造工艺性能。经过螺旋线试样长度对比,在～℃时加入稀土提高55.6%,在～℃浇注时,可提高52.0%,改善钢液的流动性。稀土的加入还可改变晶界夹杂物的形状,使其接近球形,成倍延长持久断裂时间,大幅度降低蠕变速度,同时也能改善Cr2O3层与基体的粘附性,抑制Cr2O3层的衰退,减少恒温氧化加入稀土镁合金做稀土添加剂,进一步起到脱硫除气的作用,净化钢液,提高钢水质量。
通过以上数据,炉篦条的材质成分设计为%:C2.0～3.5,Cr20～24，Si1.6～2.0,Al0.6～1.2,Mn0.4～0.8,Ni0.6～1.2。
