(57)【要約】【課題】熱伝導度を改善して、放熱性および加工性を向上することができるフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の実施例１〜４によるフェライト系ステンレス鋼は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．０００５〜０．０２％、窒素（Ｎ）：０．００５〜０．０２％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１７．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．３０％、ニオブ（Ｎｂ）：０．１０〜０．６０％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなり、厚み５〜５０μｍでアルミニウム（Ａｌ）をめっきする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、炭素（Ｃ）：０．０００５〜０．０２％、窒素（Ｎ）：０．００５〜０．０２％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１７．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．３０％、ニオブ（Ｎｂ）：０．１０〜０．６０％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなり、厚み５〜５０μｍのアルミニウム（Ａｌ）がめっきされた放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼。
【請求項２】
前記フェライト系ステンレス鋼が熱伝導度が４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
前記フェライト系ステンレス鋼がＲ−ｂａｒが２．０以上であることを特徴とする請求項１に記載の放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼。
【請求項４】
重量％で、炭素（Ｃ）：０．０００５〜０．０２％、窒素（Ｎ）：０．００５〜０．０２％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１７．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．３０％、ニオブ（Ｎｂ）：０．１０〜０．６０％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなるステンレス鋼を製造する段階と、
前記ステンレス鋼を再加熱する段階と、
前記ステンレス鋼を複数回粗圧延する段階と、
前記ステンレス鋼を仕上げ圧延する段階と、
前記ステンレス鋼を冷間圧延し、アルミニウム（Ａｌ）をめっきする段階と、を含むフェライト系ステンレス鋼の製造方法において、
前記めっきをする段階で、めっき厚みは、５〜５０μｍであることを特徴とする放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項５】
前記再加熱する段階の温度が１１００〜１２５０℃であることを特徴とする請求項４に記載の放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項６】
前記粗圧延する段階の粗圧延の最後２パスの総圧下率が５０％以上であることを特徴とする請求項５に記載の放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項７】
前記仕上げ圧延する段階の仕上げ圧延出側温度（ＦＤＴ）が７００〜９００℃であることを特徴とする請求項６に記載の放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーセルケース用フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法に関し、より詳しくは、成分系調節とＡｌめっきを通じて熱伝導度を改善して、放熱性および加工性を向上することができるフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼のうち特にフェライト系ステンレス冷延製品は、熱膨張率、熱疲労特性などの高温特性に優れており、応力腐食割れに強い。これにより、フェライト系ステンレス鋼は、自動車排気系部品、家庭用機構、構造物、家電製品、エレベーターなどに広く使用されている。
【０００３】
フェライト系ステンレス鋼は、最近、自動車バッテリーセル用に一部適用されているものの、自動車会社では、長期間のバッテリー性能を保証するために、既存のフェライト系ステンレス鋼より高い強度と耐食性を要求しており、バッテリーの値を低減するために、さらに低い値の素材も要求している。
【０００４】
一般的に、電気自動車のリチウムイオンバッテリーは、自動車の各要素に対する電力供給部品であって、車両の電気負荷と発電部により充放電を繰り返すことになる。
【０００５】
このような過程のうちバッテリーの温度上昇は、バッテリー内部抵抗の変化をもたらすことになり、電気的な性能が低下し、車両の効率的な電気管理がなされないという問題をもたらす。
【０００６】
したがって、高出力高容量であるバッテリーの特性上、バッテリーセル内部で発生した熱を外部に放出させる特性が非常に重要である。
【０００７】
主にバッテリーセルケースの素材としてアルミニウム（Ａｌ）が使用されるが、これは、アルミニウム（Ａｌ）が熱伝導度が非常に高いため、放熱性の側面で非常に優れているためである。
【０００８】
反面、フェライト系ステンレス鋼は、アルミニウム（Ａｌ）に比べて耐食性に優れているが、多くの合金元素により放熱性が顕著に劣る問題がある。
【０００９】
また、バッテリーセルケースを加工するとき、高いディープドローイング特性が要求されて、強度の高いフェライト系ステンレス鋼は、相対的に加工性が劣る問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の実施例は、フェライト系ステンレス鋼の合金成分系の調節とＡｌめっきを通じて熱伝導度を改善して、放熱性および加工性を向上することができるフェライト系ステンレス鋼を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の実施例は、フェライト系ステンレス鋼の合金成分系の調節と熱間圧延時にスラブ再加熱温度、圧下率および仕上げ圧延出側温度を制御して、加工性を向上することができるフェライト系ステンレス鋼の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施例による放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．０００５〜０．０２％、窒素（Ｎ）：０．００５〜０．０２％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１７．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．３０％、ニオブ（Ｎｂ）：０．１０〜０．６０％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなり、厚み５〜５０μｍのアルミニウム（Ａｌ）がめっきされる。
【００１３】
また、本発明の一実施例によれば、熱伝導度が４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上でありうる。
【００１４】
また、本発明の一実施例によれば、Ｒ−ｂａｒが２．０以上でありうる。
【００１５】
本発明の一実施例による放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼の製造方法は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．０００５〜０．０２％、窒素（Ｎ）：０．００５〜０．０２％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１７．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．３０％、ニオブ（Ｎｂ）：０．１０〜０．６０％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなるステンレス鋼を製造する段階と、ステンレス鋼を再加熱する段階と、ステンレス鋼を複数回粗圧延する段階と、ステンレス鋼を仕上げ圧延する段階と、ステンレス鋼を冷間圧延し、アルミニウム（Ａｌ）をめっきする段階と、を含み、めっき段階で、めっき厚みが５〜５０μｍでありうる。
【００１６】
また、本発明の一実施例によれば、再加熱段階の温度が１１００〜１２５０℃でありうる。
【００１７】
また、本発明の一実施例によれば、粗圧延段階の粗圧延の最後２パスの総圧下率が５０％以上でありうる。
【００１８】
また、本発明の一実施例によれば、仕上げ圧延段階の仕上げ圧延出側温度（ＦＤＴ）が７００〜９００℃でありうる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施例は、フェライト系ステンレス鋼にＡｌめっきを導入して熱伝導特性を改善し、フェライト系ステンレス鋼の放熱性を向上させることができる。
【００２０】
また、Ａｌめっきにより耐食性を確保することができるので、クロム（Ｃｒ）含量を減らし、熱間圧延条件を制御することによって、フェライト系ステンレス鋼の加工性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例によるフェライト系ステンレス鋼のＡｌめっき厚みによる熱伝導度の変化を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による熱延仕上げ圧延出側温度（ＦＤＴ）が８２０℃である場合の熱延組織を示す図である。
【図３】比較例による熱延仕上げ圧延出側温度（ＦＤＴ）が９３０℃である場合の熱延組織を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施例による放熱性および加工性が向上したフェライト系ステンレス鋼は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．０００５〜０．０２％、窒素（Ｎ）：０．００５〜０．０２％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１７．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．３０％、ニオブ（Ｎｂ）：０．１０〜０．６０％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなり、厚み５〜５０μｍのアルミニウム（Ａｌ）がめっきされる。
【００２３】
以下では、本発明の実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明の思想を十分に伝達するために提示するものである。本発明は、ここで提示した実施例のみに限定されず、他の形態に具体化されることもできる。図面は、本発明を明確にするために説明と関係ない部分の図示を省略し、理解を助けるために構成要素のサイズを多少誇張して表現することができる。
【００２４】
本発明の一実施例によれば、フェライト系ステンレス鋼は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．０００５〜０．０２％、窒素（Ｎ）：０．００５〜０．０２％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１７．０％、チタン（Ｔｉ）：０．０２〜０．３０％、ニオブ（Ｎｂ）：０．１０〜０．６０％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなる。
【００２５】
以下、本発明の実施例における合金成分の含量の数値限定理由について説明する。以下では、特別な言及がない限り、単位は重量％である。
【００２６】
Ｃ：０．０００５〜０．０２％
炭素（Ｃ）は、材料の強度を向上させる元素であるが、その含量が多すぎる場合、不純物が増加して延伸率と加工硬化指数（ｎ値）が劣り、延性脆性遷移温度（Ｄｕｃｔｉｌｅ  ｔｏ  Ｂｒｉｔｔｌｅ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＤＢＴＴ）が上昇して衝撃特性が劣位となるので、上限を０．０２％に限定する。ただし、その含量が過度に低い場合、目的とする十分な強度を得にくく、高純度の製品を作るための精錬費用が増加するので、その下限を０．０００５％に限定することができる。
【００２７】
Ｎ：０．００５〜０．０２％
窒素（Ｎ）は、熱間圧延時にオーステナイトを析出させて再結晶を促進させる元素であるが、その含量が多すぎる場合、不純物が増加して延伸率と加工硬化指数（ｎ値）が劣り、延性脆性遷移温度（ＤＢＴＴ）が上昇して衝撃特性が劣位となるので、上限を０．０２％に限定する。ただし、その含量が過度に低い場合、ＴｉＮの晶出が低くなって、スラブの等軸晶率が低くなるので、その下限を０．０００５％に限定することができる。
【００２８】
Ｃｒ：１０．０〜１７．０％
クロム（Ｃｒ）は、ステンレス鋼の耐食性および耐酸化性を確保するための最も重要に添加される元素であって、本発明では１０％以上添加する。ただし、その含量が多すぎる場合、延伸率およびディープドローイング性を示すＲ−ｂａｒ値が劣り、熱延スティッキング（Ｓｔｉｃｋｉｎｇ）欠陥が発生しうるので、その上限を１７．０％に限定することができる。
【００２９】
Ｔｉ：０．０２％〜０．３％
チタン（Ｔｉ）は、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）と優先的に結合して炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）を固定してステンレス鋼のうち固溶Ｃおよび固溶Ｎの量を低減し、鋼の耐食性の向上に効果的な元素であるが、その含量が多すぎる場合、Ｔｉ系酸化物の増加により連続鋳造スラブの製造時にノズルが詰まり、加工性が低下するので、上限を０．３％に限定する。ただし、その含量が過度に低い場合、不純物極低精錬のための多くの費用がかかり、ＮｂがＣ、Ｎと結合して析出し、Ｎｂ固溶による高温強度効果が減少することになるので、その下限を０．０２％に限定することができる。
【００３０】
Ｎｂ：０．１％〜０．６％
ニオブ（Ｎｂ）は、侵入型元素である炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）と優先的に結合して、耐食性の低下を抑制する析出物を形成する元素であるが、その含量が多すぎる場合、Ｎｂ系析出物と固溶量が過度に増えて延伸率と衝撃特性が悪くなり、原料費が上昇するので、上限を０．６％に限定する。ただし、その含量が過度に低い場合、素材内に固溶されるＮｂが少なくて、素材の高温強度が劣る問題があるので、その下限を０．１％に限定することができる。
【００３１】
後述するアルミニウム（Ａｌ）めっきを通じて、鋼の耐食性を確保することができるので、クロム（Ｃｒ）の含量を通常のフェライトステンレス鋼に比べて減らす成分系の調節を通じて素材の加工性を確保することができる。
【００３２】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼の加工性を確保するためには、成分制御だけでなく、熱延工程の制御を必要とする。
【００３３】
熱延工程は、再加熱段階、熱間粗圧延段階および熱間仕上げ圧延段階を含むことができる。
【００３４】
最終冷延素材が十分な加工性を確保するために、開示された実施例では、内部結晶粒の粗大化を防止するために、熱間圧延前にスラブ（Ｓｌａｂ）の再加熱温度を１２５０℃以下に維持することができる。
【００３５】
ただし、スラブ鋳造中に生成された粗大な析出を再分解するために、熱間圧延前にスラブの熱延再加熱温度を１１００℃以上に設定することができる。
【００３６】
その後に、熱間圧延段階では、粗圧延負荷の配分を前段より通板する温度を低い後段に移動することができる。すなわち、熱間粗圧延の最終２回の圧延時における圧下率を５０％以上で強く圧下することによって、核生成サイト（Ｓｉｔｅ）を最大限多く誘発させて、組織の再結晶を促進することができる。
【００３７】
その後に、ステンレス鋼を粗圧延した後、仕上げ圧延をする前まで維持する時間を１２０秒以下に制御して、結晶粒の粗大化を防止することができる。
【００３８】
その後に、仕上げ圧延を行うが、本発明の一実施例によるフェライト系ステンレス鋼の製造方法では、焼なまし時に再結晶が活発に発生しうるように、再結晶以上の温度に設定する仕上げ圧延出側温度（Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  ｍｉｌｌ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ，ＦＤＴ）を７００℃〜９００℃に制御することができる。
【００３９】
仕上げ圧延出側温度（ＦＤＴ）が７００℃未満である場合、通板性を確保しにくい問題点があり、仕上げ圧延出側温度が９００℃超過である場合、スラブ内に変形エネルギーを正確に蓄積することができず、最終素材のＲ−ｂａｒ値が減少して加工性が低下する問題点がある。
【００４０】
このような方法で製造された熱延鋼板に対して通常の熱延焼なまし、冷間圧延および冷延焼なましを行った冷延焼なまし鋼板に対して厚み５〜５０μｍのアルミニウム（Ａｌ）めっきを行うことによって、放熱性を改善することができる。
【００４１】
次に、本発明のアルミニウムめっき条件および工程について説明する。本発明のフェライト系ステンレス鋼の表面にアルミニウムをめっきする工程は、素地鋼板の前処理段階、予熱および加熱段階、アルミニウムをめっきする段階よりなる。前処理、予熱および加熱段階とめっき段階は、通常のアルミニウム溶融めっき工程を利用することができる。
【００４２】
素地鋼板の前処理段階は、鋼板の表面に残存するスケールやホコリなどを除去するための酸洗または洗浄することを含むことができる。
【００４３】
その後に、予熱および加熱段階を経て素地鋼板をアルミニウムめっき浴に浸漬してアルミニウムめっきする。
【００４４】
アルミニウムめっき浴は、重量％で、シリコン（Ｓｉ）：５〜１５％、残部アルミニウム（Ａｌ）および不可避な不純物からなることができる。
【００４５】
アルミニウムめっき浴内の成分のうち、シリコン（Ｓｉ）は、素地鋼板とめっき層の界面に生成されるＦｅ−Ａｌ系金属間化合物の成長を抑制して、めっき鋼板の耐熱性を向上させ、めっき浴内のめっき液の流動性を向上させて、めっき品質を向上させる役割をする元素である。
【００４６】
反面、前記Ｓｉの含量が多すぎる場合、めっき層内のＳｉ偏析がひどくなり、微細な組織を得るためには、高出力のめっき後に冷却処理が必要であり、めっき鋼板の色が暗くなる問題がある。
【００４７】
一方、アルミニウムのめっきは、通常のめっき条件で行うことができ、例えば、アルミニウムめっき浴の温度は、６３０〜６８０℃でありうる。浴温度が６３０℃未満である場合には、めっき浴内のめっき液の流動性が低下するおそれがあり、反面、６８０℃を超過する場合には、めっき浴内の各種金属構造物からＦｅが析出して、めっき浴内ドロス（Ｄｒｏｓｓ）の発生が急増する問題がある。
【００４８】
めっきを完了した後、アルミニウムめっき層が形成されたフェライト系ステンレス鋼板をガスワイピング処理して、めっきの厚みを調節することができる。ガスワイピングは、めっき付着量を調整するためのものであって、その方法については特に限定されるものではない。
【００４９】
本発明の一実施例によるアルミニウムのめっき厚みは、５〜５０μｍでありうる。
【００５０】
後に示す表２および図１を参照すると、めっき厚みが５μｍ未満である場合、熱伝達のための十分な厚みが確保されないため、熱伝導度が改善されず（比較例１、２参照）、めっき厚みが５０μｍを超過すると、ディープドローイング加工中にめっき膜が剥離する問題がある（比較例３、４参照）。
【００５１】
その後に、冷却、形状校正を実施した後、テンションリールにてコイル形態で巻き取ることによって、最終アルミニウムがめっきされたフェライト系ステンレス冷延鋼板を得ることができる。
【００５２】
上記のような方法で製造された素材について熱伝導度を測定すると、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の値を得ることができる（図１参照）。
【００５３】
また、圧延方向に対して０／４５／９０度方向にＲ値を測定して、Ｒ−ｂａｒ（＝（Ｒ０＋Ｒ９０＋２＊Ｒ４５）／４）を計算してみると、２．０以上の値を得ることができる。
【００５４】
ここで、Ｒ０は、０度方向のＲ値であり、Ｒ４５は、４５゜方向のＲ値であり、Ｒ９０は、９０゜方向のＲ値である。Ｒ値は、幅変形率／厚み変形率である。
【００５５】
Ｒ値は、幅変形率／厚み変形率（εｗ／εｔ）で表現されるが、Ｒ値が高いほど成形自由度が増加することになり、一般的に高いＲ値を有するためには、厚み変形率対比幅変形率が大きくなければならない。
【００５６】
Ｒ値は、圧延方向に対してそれぞれ圧延方向（Ｒ０）、圧延方向と４５゜方向（Ｒ４５）、圧延方向と９０゜方向（Ｒ９０）に１５％変形を付与した後に、下記式（３）を利用して算出した。
【００５７】
Ｒ＝ｌｎ（Ｗ０／Ｗ）／ｌｎ（ｔ０／ｔ）‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐  式（３）
【００５８】
ここで、Ｗ０は、引張前の板幅、Ｗは、引張後の板幅、ｔ０は、引張前の板厚み、ｔは、引張後の板厚みである。
【００５９】
前記Ｒ値は、その大きさが増加するほど成形性が増加するので、値が大きいほど有利である。
【００６０】
以下、実施例および比較例を通じて本発明をより詳細に説明する。
【００６１】
実施例１〜実施例４
表１に示す実施例１〜実施例４の組成によってスラブをそれぞれ製造した後、加熱炉で１，２００℃の温度で再加熱した。その後に、熱間粗圧延を行ったが、最終２回の粗圧延を総圧下率５０％で行った。粗圧延の後に、仕上げ圧延前まで発明例を６０秒間維持した。その後に、仕上げ圧延出側温度（ＦＤＴ）を８５０℃で仕上げ圧延を行って、厚み５ｍｍの熱延コイルを製造した。そして、冷間圧延し、アルミニウム（Ａｌ）をめっきして、最終製品を生産した。
【００６２】
比較例１〜比較例６
表１に示す比較例１〜比較例６の組成によってスラブをそれぞれ製造した後、既存の通常熱延工程、冷延工程を経てアルミニウムをめっきした。
【００６３】
実施例および比較例の組成を下記表１に示した。
【００６４】
【表１】
2020532651.tif 000003
【００６５】
表１を参照すると、比較例１〜４は、本発明の実施例１〜４によるフェライト系ステンレス鋼の組成を満たす。また、比較例１、２は、実施例１〜４に比べてＡｌめっきの厚みが薄く、比較例３、４は、実施例１〜４に比べてＡｌめっきの厚みが厚く、比較例５、６、は、実施例１〜４に比べてクロム（Ｃｒ）の含量が上回る。
【００６６】
これによる実施例および比較例のめっき剥離の有無および物性を下記表２に示した。
【００６７】
【表２】
2020532651.tif 000004
【００６８】
表１及び表２および図１を参照すると、フェライト系ステンレス鋼の組成が本発明の実施例１〜４による組成を満たし、Ａｌめっきの厚みが５〜５０μｍである場合、ディープドローイング工程時に剥離現象が発生せず、熱伝導度が４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、これにより、発生した熱を外部に放出する放熱性が向上することが分かる。
【００６９】
また、表１及び表２を参照すると、比較例５および比較例６の場合、クロム（Ｃｒ）含量が１７％を超過すると加工性を示す指標であるＲ−ｂａｒ値が２．０未満であることを確認することができる。
【００７０】
また、表２を参照すると、フェライト系ステンレス鋼の組成が本発明の実施例１〜４による組成を満たし、熱延スラブの再加熱温度が１１００〜１２５０℃であり、粗圧延の最後２パスの総圧下率が５０％以上であり、仕上げ圧延出側温度（ＦＤＴ）が７００〜９００℃である実施例１〜４の場合、Ｒ−ｂａｒが２．０以上であることが示された。
【００７１】
図２および図３を参照すると、本発明の実施例１〜４では、仕上げ圧延出側温度（ＦＤＴ）が８２０℃であって、９３０℃の比較例より低くて、スラブに変形エネルギーが十分に蓄積されて、暗い部分で表示される再結晶が多く発生したことを確認することができ、これにより、加工性が向上したことが分かる。
【００７２】
上述したように、本発明の例示的な実施例を説明したが、本発明は、これに限定されず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、次に記載する請求範囲の概念と範囲を逸脱しない範囲内で多様な変更および変形が可能であることを理解することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の実施例によるフェライト系ステンレス鋼は、放熱性および加工性が向上して、電気車バッテリー素材など多様な用途に適用され得る。
【図１】
2020532651.tif 000005
【図２】
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【図３】
2020532651.tif 000007
【国際調査報告】
2020532651.tif 000008
2020532651.tif 000009
2020532651.tif 000010
2020532651.tif 000011