本发明涉及高镍奥氏体球铁涡轮壳铸造技术领域，尤其是涉及一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法。
背景技术：
高镍奥氏体球铁涡轮壳是汽车节能减排关键零部件之一，结构复杂，铸造工艺难度大，内部缺陷级别要求达到D5质量标准。其中，增压口舌尖区域结构厚大，需冒口补缩，内部缺陷需要重点控制，但是此区域热节集中，增加补缩冒口后，铸件与冒口之间接触热节增大，凝固时间延长，导致高镍奥氏体球铁石墨形态恶化，碎块状石墨增多，机械性能下降，铸件使用寿命降低。所以需要一种消除石墨形态恶化，以降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的工艺方法。
金永锡等在《铸造》发表的高镍奥氏体球墨铸铁涡轮增压器壳体材质及工艺研究，对高镍球铁涡轮增压器壳铸件的开发和研究进行了系统总结，包括高镍奥氏体球铁材质成分和铸件工艺设计，球化剂、孕育剂的选择和制备，高镍球铁涡壳铸件表面气孔缺陷和缩孔缩松缺陷的消除,高镍奥氏体球铁铸造性能的测试以及高镍球铁涡轮增压器壳铸件理化检测问题。
中国专利申请号201210466657.8公开了一种汽车涡轮壳体用的高镍奥氏体球铁材质及其制备方法，该高镍奥氏体球铁材质成分重量百分比是：碳1.70至1.90%，硅4.90至5.50%，锰0.50至0.80%，磷小于0.05%，硫小于0.02%，镁0.06至0.09%，镍34.0至36.0%，铬1.75至2.00%，余量为铁；制备方法：将碳化硅、生铁、返材、废钢以及纯镍顺序投入熔炼设备并熔化；熔炼设备内物料熔化后添加锰铁、铬铁、硅铁及低硫增碳剂；取熔炼物料光谱分析；熔炼物料合格后将熔炼设备温度升至1560至1620℃准备球化处理；将升温物料倒入球化包喂丝球化处理；球化后物料倒入浇注包二次孕育，除去氧化渣静置降温；物料液降温浇注并落砂清理；落砂清理后铸件热处理，退火为成品；该方法没有从工艺上管控涡轮壳内部缺陷，铸件表面缺陷多，成品率低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法，该方法通过改进压包孕育工艺和浇注工艺，使铸件的废品率降低5-10%，成本降低10-15%。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法，包括以下步骤：
（1）配料：所述高镍奥氏体球铁涡轮壳由以下重量百分比的原料制备：23-28%生铁、2-5%废钢、45-55%回炉料、1-4%硅铁、0.2-0.4%电解锰、16.5-17.5%电解镍和1.1-2%铬铁；
（2）熔炼：将原料按生铁-回炉料-电解镍、硅铁、铬铁、电解锰-废钢的顺序加入感应电炉中进行熔炼，当铁水温度达到1570-1590℃出炉；
（3）压包孕育：在球化包底一侧加入原料总量0.6-0.7%的镍镁合金球化剂，压实后在所述镍镁合金球化剂上均匀覆盖原料总量0.8-0.9%的硅锶孕育剂和原料总量0.011-0.012%的锑锭，压实后在所述硅锶孕育剂和锑锭上均匀覆盖原料总量0.2-0.3%钢片，采用包内冲入法对铁水进行球化、孕育处理；
（4）浇注：对球化孕育后的铁水进行铸件浇注，所述浇注温度为1450-1500℃，浇注过程中在铸件增压口舌尖区域设置发热保温冒口套。
进一步的，所述步骤（1）回炉料中RE＜0.01%，S＜0.02%。
进一步的，所述发热保温冒口套由以下重量百分比的原料制备：铝粉15-25%、氧化铁粉8-10%、石墨粉10-15%、硝酸钾4-7%、硼砂4-6%、粘土3-8%、水玻璃5-12%、改性保温材料30-40%。
进一步的，所述铝粉、氧化铁粉、石墨粉、硼砂和粘土粒径均为100-200目。
进一步的，所述改性保温材料由以下步骤制备：
（1）配料：所述改性保温材料由以下重量百分比的原料制备：膨胀珍珠岩40-50%、碳酸钙1-4%、蛭石12-15%、煅烧高岭土2-5%和水玻璃30-40%；
（2）将称取膨胀珍珠岩、碳酸钙、蛭石和煅烧高岭土混合均匀后，加入原料总量20-30%的水搅拌10-15min后，加入水玻璃混合均匀，烘干后粉碎至100-200目，然后置于马弗炉中，在350-450℃下加热膨化25-35min，即制备得到改性保温材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明为了降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷，对铸造工艺进行了改进，具体在压包孕育工艺和浇注工艺的进行改进，改善了铸件表面质量，强化了铸件本体机械性能，使铸件的废品率降低5-10%，成本降低10-15%。
2、压包孕育过程中，添加锑锭，锑锭中锑含量为99%，一方面可以促进珠光体的形成，另一方面可以使石墨球细化，尤其对涡轮壳舌尖区域厚大断面有效，石墨球细化，可以使石墨球数量多而小，可以避免石墨球长大开花，从而避免出现碎块状石墨缺陷，从而大大减少缺陷的产生。
3、浇注过程中在铸件增压口舌尖区域设置发热保温冒口套，而在造型时在涡轮壳舌尖区域设置发热保温冒口底座，与发热保温冒口套相匹配，方便安装发热保温冒口套。
发热保温冒口套采用发热材料、保温材料和粘结剂水玻璃制备而成，当型腔铁液进入发热保温冒口套，与其反应释放热量，使进入发热保温冒口套中的铁液温降延缓；由于铸件液态收缩、凝固收缩需要补缩的铁液多，发热保温冒口套中的铁液正好补充了收缩所需的铁液；随着凝固时间推移，发热保温冒口套释放热量后溃散，产生的气体随砂型排出。
发热保温冒口套中保温材料为膨胀珍珠岩、碳酸钙、蛭石、煅烧高岭土和水玻璃混合后膨化而成，膨胀珍珠岩密度低、孔隙率很高，是骨架材料；煅烧高岭土是一种层状的粘土矿物，层与层之间很容易被其他小分子插入形成复合物，具有很强的可塑性、耐火度和化学稳定性，可以大大增加保温材料的耐火度和力学性能；而蛭石是一种硅酸盐，孔隙率高，透气性好，高温后体积膨胀，保温性能优异；在加热膨化过程中，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，而氧化钙与煅烧高岭土和蛭石中的二氧化硅反应生成硅酸钙，使得材料成份中离子键增加，这样可加大材料的机械强度；此外碳酸钙分解生成的二氧化碳气体可与材料中的水蒸汽发生协同膨胀作用，使材料内部产生更多的微孔结构，提高保温性能。
因此，本发明的发热保温冒口套对铁液的保温效果好，补缩效率高，冒口套内的铁液补充铸件液态收缩、凝固收缩所需的铁液；同时，发热保温冒口比湿砂型冒口体积小，与铸件的接触热节小，不会阻碍铸件的正常凝固，且比传统湿砂型冒口的铸件凝固时间缩短110-130秒。
4、另外，由于高镍奥氏体中镍的含量比较高，因此浇注温度也偏高，当铸件凝固温度过高时，球化剂、孕育剂出现烧损，石墨球核心数量减少，同时，温度过高石墨球生长过快，会出现石墨开花，形成碎块状石墨，导致机械性能下降，铸件使用寿命降低，因此本发明在浇注过程中，降低浇注温度，控制铁水充填型腔温度为1450-1500℃，一方面可以避免铁水过热，延长铸件凝固时间，另一方面熔炼温度相对降低，能耗和人工成本也大大降低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，本发明中的百分比均为重量百分比，采用的水玻璃的模数为2.2-2.6，锑锭中锑含量为99%。
实施例1
一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法，包括以下步骤：
（1）配料：所述高镍奥氏体球铁涡轮壳由以下重量百分比的原料制备：23%生铁、2%废钢、55%回炉料、1%硅铁、0.2%电解锰、17.5%电解镍和1.3%铬铁，其中回炉料中RE＜0.01%，S＜0.02%；
（2）熔炼：将原料按生铁-回炉料-电解镍、硅铁、铬铁、电解锰-废钢的顺序加入感应电炉中进行熔炼，当铁水温度达到1570℃出炉；
（3）压包孕育：在球化包底一侧加入原料总量0.6%的镍镁合金球化剂，压实后在所述镍镁合金球化剂上均匀覆盖原料总量0.8%的硅锶孕育剂和原料总量0.011%的锑锭，压实后在所述硅锶孕育剂和锑锭上均匀覆盖原料总量0.2%的钢片，采用包内冲入法对铁水进行球化、孕育处理；
（4）浇注：对球化孕育后的铁水进行铸件浇注，所述浇注温度为1450℃，浇注过程中在铸件增压口舌尖区域设置发热保温冒口套。
其中发热保温冒口套由以下重量百分比的原料制备：铝粉15%、氧化铁粉10%、石墨粉10%、硝酸钾4%、硼砂6%、粘土3%、水玻璃12%、改性保温材料40%。
其中铝粉、氧化铁粉、石墨粉、硼砂和粘土粒径均为100目。
发热保温冒口套的制备方法为：（1）按上述配比称取氧化铁粉、石墨粉、硝酸钾、硼砂、粘土和改性保温材料，在混砂机中混制5min，然后加入水玻璃和原料总量20%的水湿混4min，再加入铝粉混制5min，得到湿料；
（2）将混制好的湿料填充到发热保温冒口套模具中，在2MPa 压力下压制20min，脱模即制备得到发热保温冒口套。
其中改性保温材料由以下步骤制备：
（1）配料：所述改性保温材料由以下重量百分比的原料制备：膨胀珍珠岩40%、碳酸钙4%、蛭石12%、煅烧高岭土4%和水玻璃40%；
（2）将称取膨胀珍珠岩、碳酸钙、蛭石和煅烧高岭土混合均匀后，加入原料总量20%的水搅拌15min后，加入水玻璃混合均匀，烘干后粉碎至200目，然后置于马弗炉中，在350℃下加热膨化35min，即制备得到改性保温材料。
实施例2
一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法，包括以下步骤：
（1）配料：所述高镍奥氏体球铁涡轮壳由以下重量百分比的原料制备：24%生铁、3%废钢、52%回炉料、2%硅铁、0.3%电解锰、17.2%电解镍和1.5%铬铁，其中回炉料中RE＜0.01%，S＜0.02%；
（2）熔炼：将原料按生铁-回炉料-电解镍、硅铁、铬铁、电解锰-废钢的顺序加入感应电炉中进行熔炼，当铁水温度达到1580℃出炉；
（3）压包孕育：在球化包底一侧加入原料总量0.65%的镍镁合金球化剂，压实后在所述镍镁合金球化剂上均匀覆盖原料总量0.85%的硅锶孕育剂和原料总量0.0115%的锑锭，压实后在所述硅锶孕育剂和锑锭上均匀覆盖原料总量0.25%钢片，采用包内冲入法对铁水进行球化、孕育处理；
（4）浇注：对球化孕育后的铁水进行铸件浇注，所述浇注温度为1480℃，浇注过程中在铸件增压口舌尖区域设置发热保温冒口套。
其中发热保温冒口套由以下重量百分比的原料制备：铝粉16%、氧化铁粉9%、石墨粉11%、硝酸钾5%、硼砂5%、粘土5%、水玻璃11%、改性保温材料38%。
其中铝粉、氧化铁粉、石墨粉、硼砂和粘土粒径均为120目。
发热保温冒口套的制备方法为：（1）按上述配比称取氧化铁粉、石墨粉、硝酸钾、硼砂、粘土和改性保温材料，在混砂机中混制5min，然后加入水玻璃和原料总量22%的水湿混4min，再加入铝粉混制5min，得到湿料；
（2）将混制好的湿料填充到发热保温冒口套模具中，在2MPa 压力下压制20min，脱模即制备得到发热保温冒口套。
其中改性保温材料由以下步骤制备：
（1）配料：所述改性保温材料由以下重量百分比的原料制备：膨胀珍珠岩42%、碳酸钙2%、蛭石13%、煅烧高岭土5%和水玻璃38%；
（2）将称取膨胀珍珠岩、碳酸钙、蛭石和煅烧高岭土混合均匀后，加入原料总量20%的水搅拌14min后，加入水玻璃混合均匀，烘干后粉碎至200目，然后置于马弗炉中，在350℃下加热膨化32min，即制备得到改性保温材料。
实施例3
一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法，包括以下步骤：
（1）配料：所述高镍奥氏体球铁涡轮壳由以下重量百分比的原料制备：25%生铁、3.5%废钢、50%回炉料、2.5%硅铁、0.4%电解锰、17%电解镍和1.6%铬铁，其中回炉料中RE＜0.01%，S＜0.02%；
（2）熔炼：将原料按生铁-回炉料-电解镍、硅铁、铬铁、电解锰-废钢的顺序加入感应电炉中进行熔炼，当铁水温度达到1580℃出炉；
（3）压包孕育：在球化包底一侧加入原料总量0.65%的镍镁合金球化剂，压实后在所述镍镁合金球化剂上均匀覆盖原料总量0.9%的硅锶孕育剂和原料总量0.0115%的锑锭，压实后在所述硅锶孕育剂和锑锭上均匀覆盖原料总量0.25%钢片，采用包内冲入法对铁水进行球化、孕育处理；
（4）浇注：对球化孕育后的铁水进行铸件浇注，所述浇注温度为1490℃，浇注过程中在铸件增压口舌尖区域设置发热保温冒口套。
其中发热保温冒口套由以下重量百分比的原料制备：铝粉18%、氧化铁粉8%、石墨粉12%、硝酸钾6%、硼砂4%、粘土5%、水玻璃10%、改性保温材料37%。
其中铝粉、氧化铁粉、石墨粉、硼砂和粘土粒径均为140目。
发热保温冒口套的制备方法为：（1）按上述配比称取氧化铁粉、石墨粉、硝酸钾、硼砂、粘土和改性保温材料，在混砂机中混制5min，然后加入水玻璃和原料总量25%的水湿混4min，再加入铝粉混制5min，得到湿料；
（2）将混制好的湿料填充到发热保温冒口套模具中，在2MPa 压力下压制20min，脱模即制备得到发热保温冒口套。
其中改性保温材料由以下步骤制备：
（1）配料：所述改性保温材料由以下重量百分比的原料制备：膨胀珍珠岩45%、碳酸钙3%、蛭石14%、煅烧高岭土3%和水玻璃35%；
（2）将称取膨胀珍珠岩、碳酸钙、蛭石和煅烧高岭土混合均匀后，加入原料总量25%的水搅拌13min后，加入水玻璃混合均匀，烘干后粉碎至140目，然后置于马弗炉中，在400℃下加热膨化28min，即制备得到改性保温材料。
实施例4
一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法，包括以下步骤：
（1）配料：所述高镍奥氏体球铁涡轮壳由以下重量百分比的原料制备：26%生铁、4%废钢、48%回炉料、3%硅铁、0.2%电解锰、16.8%电解镍和2%铬铁，其中回炉料中RE＜0.01%，S＜0.02%；
（2）熔炼：将原料按生铁-回炉料-电解镍、硅铁、铬铁、电解锰-废钢的顺序加入感应电炉中进行熔炼，当铁水温度达到1590℃出炉；
（3）压包孕育：在球化包底一侧加入原料总量0.7%的镍镁合金球化剂，压实后在所述镍镁合金球化剂上均匀覆盖原料总量0.8%的硅锶孕育剂和原料总量0.012%的锑锭，压实后在所述硅锶孕育剂和锑锭上均匀覆盖原料总量0.3%钢片，采用包内冲入法对铁水进行球化、孕育处理；
（4）浇注：对球化孕育后的铁水进行铸件浇注，所述浇注温度为1500℃，浇注过程中在铸件增压口舌尖区域设置发热保温冒口套。
其中发热保温冒口套由以下重量百分比的原料制备：铝粉20%、氧化铁粉8%、石墨粉13%、硝酸钾7%、硼砂6%、粘土3%、水玻璃8%、改性保温材料35%。
其中铝粉、氧化铁粉、石墨粉、硼砂和粘土粒径均为170目。
发热保温冒口套的制备方法为：（1）按上述配比称取氧化铁粉、石墨粉、硝酸钾、硼砂、粘土和改性保温材料，在混砂机中混制5min，然后加入水玻璃和原料总量26%的水湿混4min，再加入铝粉混制5min，得到湿料；
（2）将混制好的湿料填充到发热保温冒口套模具中，在2MPa 压力下压制20min，脱模即制备得到发热保温冒口套。
其中改性保温材料由以下步骤制备：
（1）配料：所述改性保温材料由以下重量百分比的原料制备：膨胀珍珠岩46%、碳酸钙1%、蛭石15%、煅烧高岭土4%和水玻璃34%；
（2）将称取膨胀珍珠岩、碳酸钙、蛭石和煅烧高岭土混合均匀后，加入原料总量26%的水搅拌12min后，加入水玻璃混合均匀，烘干后粉碎至120目，然后置于马弗炉中，在420℃下加热膨化30min，即制备得到改性保温材料。
实施例5
一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法，包括以下步骤：
（1）配料：所述高镍奥氏体球铁涡轮壳由以下重量百分比的原料制备：27%生铁、4.5%废钢、46%回炉料、4%硅铁、0.3%电解锰、16.7%电解镍和1.5%铬铁，其中回炉料中RE＜0.01%，S＜0.02%；
（2）熔炼：将原料按生铁-回炉料-电解镍、硅铁、铬铁、电解锰-废钢的顺序加入感应电炉中进行熔炼，当铁水温度达到1570℃出炉；
（3）压包孕育：在球化包底一侧加入原料总量0.6%的镍镁合金球化剂，压实后在所述镍镁合金球化剂上均匀覆盖原料总量0.9%的硅锶孕育剂和原料总量0.011%的锑锭，压实后在所述硅锶孕育剂和锑锭上均匀覆盖原料总量0.3%钢片，采用包内冲入法对铁水进行球化、孕育处理；
（4）浇注：对球化孕育后的铁水进行铸件浇注，所述浇注温度为1480℃，浇注过程中在铸件增压口舌尖区域设置发热保温冒口套。
其中发热保温冒口套由以下重量百分比的原料制备：铝粉22%、氧化铁粉9%、石墨粉14%、硝酸钾6%、硼砂5%、粘土6%、水玻璃6%、改性保温材料32%。
其中铝粉、氧化铁粉、石墨粉、硼砂和粘土粒径均为200目。
发热保温冒口套的制备方法为：（1）按上述配比称取氧化铁粉、石墨粉、硝酸钾、硼砂、粘土和改性保温材料，在混砂机中混制5min，然后加入水玻璃和原料总量28%的水湿混4min，再加入铝粉混制5min，得到湿料；
（2）将混制好的湿料填充到发热保温冒口套模具中，在2MPa 压力下压制20min，脱模即制备得到发热保温冒口套。
其中改性保温材料由以下步骤制备：
（1）配料：所述改性保温材料由以下重量百分比的原料制备：膨胀珍珠岩48%、碳酸钙3%、蛭石14%、煅烧高岭土3%和水玻璃32%；
（2）将称取膨胀珍珠岩、碳酸钙、蛭石和煅烧高岭土混合均匀后，加入原料总量28%的水搅拌11min后，加入水玻璃混合均匀，烘干后粉碎至100目，然后置于马弗炉中，在450℃下加热膨化25min，即制备得到改性保温材料。
实施例6
一种降低高镍奥氏体球铁涡轮壳内部缺陷的方法，包括以下步骤：
（1）配料：所述高镍奥氏体球铁涡轮壳由以下重量百分比的原料制备：28%生铁、5%废钢、45%回炉料、4%硅铁、0.4%电解锰、16.5%电解镍和1.1%铬铁，其中回炉料中RE＜0.01%，S＜0.02%；
（2）熔炼：将原料按生铁-回炉料-电解镍、硅铁、铬铁、电解锰-废钢的顺序加入感应电炉中进行熔炼，当铁水温度达到1580℃出炉；
（3）压包孕育：在球化包底一侧加入原料总量0.7%的镍镁合金球化剂，压实后在所述镍镁合金球化剂上均匀覆盖原料总量0.85%的硅锶孕育剂和原料总量0.012%的锑锭，压实后在所述硅锶孕育剂和锑锭上均匀覆盖原料总量0.2%钢片，采用包内冲入法对铁水进行球化、孕育处理；
（4）浇注：对球化孕育后的铁水进行铸件浇注，所述浇注温度为1470℃，浇注过程中在铸件增压口舌尖区域设置发热保温冒口套。
其中发热保温冒口套由以下重量百分比的原料制备：铝粉25%、氧化铁粉8%、石墨粉15%、硝酸钾5%、硼砂4%、粘土8%、水玻璃5%、改性保温材料30%。
其中铝粉、氧化铁粉、石墨粉、硼砂和粘土粒径均为170目。
发热保温冒口套的制备方法为：（1）按上述配比称取氧化铁粉、石墨粉、硝酸钾、硼砂、粘土和改性保温材料，在混砂机中混制5min，然后加入水玻璃和原料总量30%的水湿混4min，再加入铝粉混制5min，得到湿料；
（2）将混制好的湿料填充到发热保温冒口套模具中，在2MPa 压力下压制20min，脱模即制备得到发热保温冒口套。
其中改性保温材料由以下步骤制备：
（1）配料：所述改性保温材料由以下重量百分比的原料制备：膨胀珍珠岩50%、碳酸钙2%、蛭石15%、煅烧高岭土2%和水玻璃30%；
（2）将称取膨胀珍珠岩、碳酸钙、蛭石和煅烧高岭土混合均匀后，加入原料总量30%的水搅拌10min后，加入水玻璃混合均匀，烘干后粉碎至120目，然后置于马弗炉中，在370℃下加热膨化30min，即制备得到改性保温材料。
应用试验
本发明制备的发热保温冒口套的耐火度为1700-1800℃，采用本发明实施例4制备的发热保温冒口套代替传统湿砂型冒口，进行多批次浇注，浇铸温度控制在1450-1500℃，浇注的铸件上的冒口体积小，铸件冒口为1.7Kg，而采用传统湿砂型冒口浇注铸件时，铸件冒口为2.2Kg，每型4个铸件可减少2kg铁水用量，因此采用本发明的发热保温冒口套可大大降低原材、人工成本和能耗，成本可降低10-15%；且铸件的凝固时间比传统湿砂型冒口的铸件凝固时间缩短110-130秒，因此石墨的形态比较好，石墨球数量多而小，浇铸的铸件通过显微镜金相检验，厚大的增压口舌尖区域没有碎块状石墨，金相组织达到D5标准要求，机械性能高，可降低废品率5%-10%。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。