特表 2025-500818 冷延鋼板およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-01-15

(54)【発明の名称】冷延鋼板およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20250107BHJP

   C22C 38/54 20060101ALI20250107BHJP

   C21D 9/46 20060101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 301T

C22C38/54

C21D9/46 H

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024534592

(86)(22)【出願日】2022-12-16

(85)【翻訳文提出日】2024-06-10

(86)【国際出願番号】 KR2022020630

(87)【国際公開番号】W WO2023113554

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】10-2021-0180589

(32)【優先日】2021-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522492576

【氏名又は名称】ポスコ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100195257

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 一志

(72)【発明者】

【氏名】キム、 ジャイイク

【テーマコード（参考）】

4K037

【Ｆターム（参考）】

4K037EA01

4K037EA02

4K037EA05

4K037EA11

4K037EA13

4K037EA15

4K037EA18

4K037EA19

4K037EA20

4K037EA23

4K037EA25

4K037EA31

4K037FA02

4K037FA03

4K037FC04

4K037FE02

4K037FE03

4K037FG00

4K037FJ04

4K037FJ05

4K037FK03

4K037FM04

4K037GA05

(57)【要約】

本発明の一実施形態による冷延鋼板は、重量％で、Ｃ：０．０１～０．１０％、Ｍｎ：０．１～０．４％、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｐ：０．００３～０．０２０％、Ｎ：０．００１～０．００６％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：０．１～０．４％、Ｂ：０．０００５～０．００３５％、Ｎｉ：０．０４～０．１０％、残部Ｆｅおよびその他の不可避不純物を含み、０．０１～０．１μｍの大きさの（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物を含み、［Ｉ_{（２２２）}＋Ｉ_{（５５４）}］／Ｉ_{（２００）}集合組織比が５．０～１０．０であり、耳（Ｅａｒ）発生率が３．０％未満であり、合金層の合金化率が５～１５％である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重量％で、Ｃ：０．０１～０．１０％、Ｍｎ：０．１～０．４％、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｐ：０．００３～０．０２０％、Ｎ：０．００１～０．００６％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：０．１～０．４％、Ｂ：０．０００５～０．００３５％、Ｎｉ：０．０４～０．１０％、残部Ｆｅおよびその他の不可避不純物を含み、
０．０１～０．１μｍの大きさの（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物を含み、
［Ｉ_{（２２２）}＋Ｉ_{（５５４）}］／Ｉ_{（２００）}集合組織比が５．０～１０．０であり、
耳（Ｅａｒ）発生率が３．０％未満であり、
合金層の合金化率が５～１５％である冷延鋼板。

【請求項2】

下記式１を満足する、請求項１に記載の冷延鋼板。
＜式１＞
０．０００２≦（［Ｃｒ］／５２）×１．６（［Ｂ］／１１））／（（［Ｃ］／１２）＋（［Ｎ］／１４））≦０．０００６
（上記式１中、［Ｃｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］、および［Ｎ］はそれぞれ、Ｃｒ、Ｂ、Ｃ、およびＮの重量を意味する）

【請求項3】

ドローイング加工時のブランク直径／ドローイングダイ直径が１．８５の条件でカッピング時に破断が発生しない、請求項１に記載の冷延鋼板。

【請求項4】

塩水噴霧実験により１２時間以内に赤サビが発生しない、請求項１に記載の冷延鋼板。

【請求項5】

前記冷延鋼板を６００℃で１００時間加熱した後、鋼板のたるみ程度が３ｍｍ未満である、請求項１に記載の冷延鋼板。

【請求項6】

６００℃で降伏強度が９５ＭＰａ以上である、請求項１に記載の冷延鋼板。

【請求項7】

重量％で、Ｃ：０．０１～０．１０％、Ｍｎ：０．１～０．４％、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｐ：０．００３～０．０２０％、Ｎ：０．００１～０．００６％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：０．１～０．４％、Ｂ：０．０００５～０．００３５％、Ｎｉ：０．０４～０．１０％、残部Ｆｅおよびその他の不可避不純物を含む鋼スラブを加熱する段階と、
加熱された前記鋼スラブを８６０～９３０℃で仕上げ熱間圧延する段階と、
仕上げ熱間圧延された熱延鋼板を５８０～７００℃で巻取る段階と、
巻取られた前記熱延鋼板を７８～９２％の圧下率で冷間圧延する段階と、
冷間圧延された冷延鋼板を６５０～７５０℃の温度で焼鈍処理する段階と、
焼鈍処理された前記冷延鋼板を３０～７０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却する段階と、
前記冷延鋼板を電気メッキ後、６５０～７５０℃で合金化熱処理する段階とを含む冷延鋼板の製造方法。

【請求項8】

下記式１を満足する、請求項７に記載の冷延鋼板の製造方法。
＜式１＞
０．０００２≦（［Ｃｒ］／５２）×１．６（［Ｂ］／１１））／（（［Ｃ］／１２）＋（［Ｎ］／１４））≦０．０００６
（上記式１中、［Ｃｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］、および［Ｎ］はそれぞれ、Ｃｒ、Ｂ、Ｃ、およびＮの重量を意味する）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼板に関し、より詳しくは、冷延鋼板およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一次電池のバッテリケースに用いられる円形缶の場合、電池内容物に入るアルカリ特性に耐えるためには、根本的に耐食性が要求されることによって、鋼板にニッケル（Ｎｉ）メッキを実施することが一般的である。最近、円筒形バッテリケース材が一次電池のみならず、携帯電話のようなモバイル用、電動工具用、および電気自動車用のような二次電池用バッテリケース素材として幅広く用いられている。

【0003】

このように、バッテリケース用素材の使用環境が多様化するに伴い、バッテリケースの特性改善および寿命向上のための要求が増加している。また、充電体の容量を増加させることによってバッテリ能力を向上させるために、ケースボディ部の厚さを薄くすると同時に、安全性を確保しようとする技術の開発が進められている。

【0004】

鉄鋼を用いたバッテリケースの適用用途が自動車産業まで拡大するに伴い、缶の安全性を確保するための特性改善、特に高温特性に対する要求も増加している。電気自動車やハイブリッド自動車分野でアルミニウムのような素材を使用していたバッテリケースのコスト低減および生産性向上の面で円形缶形態の鋼板を適用するための研究が進行中である。このように、バッテリケース製品は、使用環境において、瞬間的に数百℃の高い温度に露出しうるので、高温条件で耐えられる耐熱特性を確保しなければならない。

【0005】

前記耐熱特性は多様な方法で評価することができ、例えば、電気自動車バッテリケースに電池を充填した後、６００℃前後の温度まで加熱してセルの安定性を評価する方法を適用しているので、一定の温度での耐熱特性が重要な管理因子として台頭している。また、自動車走行時の局部的な温度上昇によりバッテリセル部分が劣化して自動車の走行に影響を与えうるので、これを防止するために、高温での変形特性も厳格に管理しなければならない。

【0006】

また、高温に繰り返し露出した素材の材質変化によるたるみ現象であるサギング（Ｓａｇｇｉｎｇ）現象が発生する特性を防止する耐サグ性は、重要な因子の一つとして挙げられる。前記サギング現象が発生すると成形部の形状保持が困難になり、熱応力が特定部位に集中する場合、高温耐力が低下して製品の形状が変形し、激しい場合、破断が発生することがあり、加工品の形状安定性の確保による部品の安定性確保のために、部品の管理温度、電気自動車のバッテリケースの用途において高温で降伏強度が高くなり、素材のたるみが少ない冷延鋼板が要求される。

【0007】

従来、耐熱用途にはステンレス鋼板が主に使用されてきたが、前記ステンレス鋼板は、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）のような高価な合金元素を多量添加することによって、製造費用が高いだけでなく、高温での適用時、結晶粒界のクロムが炭素（Ｃ）と結合して粒界にクロム－カーバイド形態で析出することによって形成されたＣｒ枯渇層（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ Ｄｅｐｌｅｔｅｄ Ｚｏｎｅ）部位に粒界腐食が発生して耐食性が低下する問題がある。

【0008】

自動車に用いられるバッテリケースの場合、同一の加工品が限られた空間に積層される形態で装着され、成形時にドローイング（Ｄｒａｗｉｎｇ）およびストレッチング（Ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ）加工のような多段加工工程が必要であるため、前記高温特性以外に常温での加工性も重要な因子の一つである。スチールケース素材の場合、生産性および安定性の面で他の素材に比べて優れた特性を示して注目されており、大部分のケースの形態は円筒形に製作されるため、主にドローイング（Ｄｒａｗｉｎｇ）およびアイロニング（Ｉｒｏｎｉｎｇ）加工工程段階を経るディーアンドアイ（Ｄ＆Ｉ）成形によって所望するケースの形状を得ている。

【0009】

冷延鋼板の加工方法として、延性に密接な関係を有する前記ストレッチング加工、ランクフォード（Ｌａｎｋｆｏｒｄ）値に関連するディープドローイング（Ｄｅｅｐ Ｄｒａｗｉｎｇ）加工、引張強度に対する降伏強度の比に密接な関連性を有するベンディング（Ｂｅｎｄｉｎｇ）加工がある。大部分の冷延鋼板は複合的な加工モードによって成形が行われており、このうち、ディープドローイング方法は、一般にカップ（Ｃｕｐ）の形状を製作する加工方法と類似の加工モードとして素材の材質中の厚さ方向の変形率に対する幅方向の変形率で表現される前記ランクフォード値（以下、ｒ値と称する）と関連性を有するものであって、圧延方向に対して方向別に測定した前記ｒ値から測定した△ｒ値は、成形カップの耳（Ｅａｒ）発生を簡易的に評価する代表値であり、下記式１のように計算する。

【0010】

式１ △ｒ＝（ｒ_０＋ｒ_９０－２ｒ_４５）／２

【0011】

上記式１中、ｒ_ｉは、圧延方向からｉ°方向で採取した試験片で測定したｒ値を示す。前記△ｒ値が０に近いほどすべての方向への変形率が一定で等方的（Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）性質を示し、カップ加工時に耳発生（Ｅａｒｉｎｇ）が少なくて、加工後、素材の切断による損失を最小化できる。

【0012】

前記耳発生現象は、成形されたカップの異方性によって加工部位別カップの高さ差に起因するものである。また、面内異方性（Ｐｌａｎａｒ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）は、素材の物理学および／または機械的性質が方向性を有する程度を示したものである。前記面内異方性を誘発する要因として、炭化物および／または介在物のような２相組織の組み合わせ、表面摩擦効果、局部的な鋼板厚さ、または特性の差がある。前記面内異方性は、根本的に塑性変形されたそれぞれのフェライト結晶粒が強い方向性を示すことに起因することがある。

【0013】

前記塑性変形のような加工を経た結晶粒が無方向、例えば、ランダム（ｒａｎｄｏｍ）に存在すれば、これらの結晶は方向性を有さなくなり、面内異方性と関係の深い耳発生の問題も発生しないであろう。しかし、熱延、ｓｏｄｄｕｓ、ａｌｃ再結晶焼鈍工程を経由するフェライト結晶粒は強い方向性を示し、これによって、前記Ｄ＆Ｉ加工時に塑性挙動の異方性として現れる。

【0014】

前記カップの耳（Ｅａｒ）は、０°と９０°を基準として山を発生させる。圧下率の増加とともに、０°、６０°、および４５°にカップの最大（Ｐｅａｋ）部が転移し、このような現象は繰り返し起こる。また、このようなカップ成形時の耳発生率は３％未満に管理することが必要である。

【0015】

また、アルカリマンガン乾電池やリチウム電池バッテリケースの素材として用いられる鋼板は、プレス成形によって円筒形に加工した缶の下部とボディ部分とが一体型に加工される２－ピース（Ｐｉｅｃｅ）円形缶に製作される。この場合、素材を円形ブランク（Ｂｌａｎｋ）にパンチング（Ｐｕｎｃｈｉｎｇ）すると同時に、円筒形にディープ－ドローイング成形する工程と、前記ディープドローイングされた素材を複数のアイロニング用金型を通過させ、厚さを薄くし、缶の高さを大きくするアイロニング加工を経るＤ＆Ｉ加工が行われる。このように、前記２－ピース円形缶は、製造工程でケースボディ部をアイロニング加工によって円板より厚さを薄くすることが可能であり、これによって、最終的なケースボディの厚さは、円板に比べて２０～４０％程度厚さが薄くなる。

【0016】

また、日本国特開公平１１－１８９８４１は、中低炭素鋼を活用して２次圧延により素材の強度を高めることによって、電池缶の密封性を向上させる方策を提案した。しかし、前記方策の場合、電気自動車用バッテリケースで要求する高温、例えば、６００℃での強度確保および動的変形時効の抑制に関連する問題を解決できず、円板の製造工程の面においても２次圧延工程の追加によって別途の製造コストの上昇要因として作用する問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

本発明が解決しようとする技術的課題は、バッテリケースのような適用分野に適用可能な常温および高温Ｄ＆Ｉ加工性を確保できる冷延鋼板を提供することである。

【0018】

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記利点を有する冷延鋼板を製造する方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記の課題を解決するための、本発明の一実施形態による冷延鋼板は、重量％で、Ｃ：０．０１～０．１０％、Ｍｎ：０．１～０．４％、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｐ：０．００３～０．０２０％、Ｎ：０．００１～０．００６％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：０．１～０．４％、Ｂ：０．０００５～０．００３５％、Ｎｉ：０．０４～０．１０％、残部Ｆｅおよびその他の不可避不純物を含み、０．０１～０．１μｍの大きさの（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物を含み、［Ｉ_{（２２２）}＋Ｉ_{（５５４）}］／Ｉ_{（２００）}集合組織比が５．０～１０．０であり、耳（Ｅａｒ）発生率が３．０％未満であり、合金層の合金化率が５～１５％である。一実施形態において、前記冷延鋼板は、下記式１を満足できる。

【0020】

＜式１＞
０．０００２≦（［Ｃｒ］／５２）×１．６（［Ｂ］／１１））／（（［Ｃ］／１２）＋（［Ｎ］／１４））≦０．０００６
（上記式１中、［Ｃｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］、および［Ｎ］はそれぞれ、Ｃｒ、Ｂ、Ｃ、およびＮの重量を意味する）

【0021】

一実施形態において、ドローイング加工時のブランク直径／ドローイングダイ直径が１．８５の条件でカッピング時に破断が発生しない。一実施形態において、塩水噴霧実験により１２時間以内に赤サビが発生しない。

【0022】

一実施形態において、前記冷延鋼板を６００℃で１００時間加熱した後、鋼板のたるみ程度が３ｍｍ未満であってもよい。一実施形態において、前記冷延鋼板は、６００℃で降伏強度が９５ＭＰａ以上であってもよい。

【0023】

上記の課題を解決するための、本発明の他の実施形態による冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０１～０．１０％、Ｍｎ：０．１～０．４％、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｐ：０．００３～０．０２０％、Ｎ：０．００１～０．００６％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：０．１～０．４％、Ｂ：０．０００５～０．００３５％、Ｎｉ：０．０４～０．１０％、残部Ｆｅおよびその他の不可避不純物を含む鋼スラブを加熱する段階と、加熱された前記鋼スラブを８６０～９３０℃で仕上げ熱間圧延する段階と、仕上げ熱間圧延された熱延鋼板を５８０～７００℃で巻取る段階と、巻取られた前記熱延鋼板を７８～９２％の圧下率で冷間圧延する段階と、冷間圧延された冷延鋼板を６５０～７５０℃の温度で焼鈍処理する段階と、焼鈍処理された前記冷延鋼板を３０～７０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却する段階と、前記冷延鋼板を電気メッキ後、６５０～７５０℃で合金化熱処理する段階とを含むことができる。一実施形態において、前記冷延鋼板の製造方法は、下記式１を満足できる。

【0024】

＜式１＞
０．０００２≦（［Ｃｒ］／５２）×１．６（［Ｂ］／１１））／（（［Ｃ］／１２）＋（［Ｎ］／１４））≦０．０００６
（上記式１中、［Ｃｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］、および［Ｎ］はそれぞれ、Ｃｒ、Ｂ、Ｃ、およびＮの重量を意味する）

【発明の効果】

【0025】

本発明の一実施形態による冷延鋼板は、必須構成のうちクロム（Ｃｒ）、ボロン（Ｂ）、炭素（Ｃ）、および窒素（Ｎ）の含有量を制御することによって、アイロニングおよびドローイングのような加工工程であるディーアンドアイ（Ｄ＆Ｉ）工程でも常温加工性に優れ、高温でも高温強度と高温変形特性に優れて高温での形状凍結性を確保し、製品の安全性が高い高耐熱特性を有する耐熱性および前記Ｄ＆Ｉ加工性に優れた冷延鋼板を製造することができる。

【0026】

本発明の他の実施形態による冷延鋼板の製造方法は、前述した利点を有する冷延鋼板を用いて提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0027】

第１、第２および第３などの用語は多様な部分、成分、領域、層および／またはセクションを説明するために使用されるが、これらに限定されない。これらの用語はある部分、成分、領域、層またはセクションを他の部分、成分、領域、層またはセクションと区別するためにのみ使用される。したがって、以下に述べる第１の部分、成分、領域、層またはセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で第２の部分、成分、領域、層またはセクションと言及されてもよい。

【0028】

ここで使用される専門用語は単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形態は、文言がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分の存在や付加を除外させるわけではない。

【0029】

ある部分が他の部分の「上に」あると言及する場合、これは直に他の部分の上にあるか、その間に他の部分が介在してもよい。対照的に、ある部分が他の部分の「真上に」あると言及する場合、その間に他の部分が介在しない。

【0030】

他に定義しないが、ここに使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、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が一般に理解する意味と同一の意味を有する。通常使用される辞書に定義された用語は、関連する技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有すると追加解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味で解釈されない。

【0031】

また、特に言及しない限り、％は重量％を意味し、１ｐｐｍは０．０００１重量％である。

【0032】

本発明の一実施形態において、追加元素をさらに含むとの意味は、追加元素の追加量だけ残部の鉄（Ｆｅ）を代替して含むことを意味する。

【0033】

以下、本発明の実施形態について、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が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。

【0034】

本発明の一実施形態による、冷延鋼板は、重量％で、Ｃ：０．０１～０．１０％、Ｍｎ：０．１～０．４％、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｐ：０．００３～０．０２０％、Ｎ：０．００１～０．００６％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：０．１～０．４％、Ｂ：０．０００５～０．００３５％、Ｎｉ：０．０４～０．１０％、残部Ｆｅおよびその他の不可避不純物を含む。

【0035】

下記では、合金成分の限定理由を説明する（以下、重量％を％と表記する）。

【0036】

炭素（Ｃ）：０．０１～０．１０％
炭素は、鋼板の強度向上のために添加される元素であって、本発明では、炭化物系析出物形成のためのクロム（Ｃｒ）との反応のために活用される。前記炭素の含有量は０．０１～０．１０％、具体的には０．０１～０．１０％、より具体的には０．０１５～０．０９％であってもよい。

【0037】

前記炭素の含有量が増加するほど引張および降伏強度が増加する。前記炭素の含有量が過度に多い場合、加工性が低下し、前記炭素の含有量が過度に少ない場合、（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物による高温での強化効果を十分に得ることができず、結晶粒の大きさが増加して、成形時、オレンジ－ピール（Ｏｒａｎｇｅ ｐｅｅｌ）のような加工欠陥を誘発することがある。

【0038】

マンガン（Ｍｎ）：０．１～０．４％
マンガンは、オーステナイト安定化元素であり、固溶強化元素であって、鋼の強度を高め、硫黄（Ｓ）をＭｎＳ形態で析出させてスラブの熱間亀裂を防止する元素である。前記マンガンの含有量は０．１～０．４％、具体的には０．１２～０．２９％であってもよい。

【0039】

前記マンガンの含有量が過度に多い場合、延性が低下し、中心偏析が発生するだけでなく、鋼板の耐食性およびニッケル（Ｎｉ）メッキ時のメッキ密着性を低下させることがある。前記マンガンの含有量が過度に少ない場合、スラブの熱間亀裂を発生させる問題がある。

【0040】

アルミニウム（Ａｌ）：０．０１～０．１０％
アルミニウムは、溶鋼の脱酸および鋼中の固溶窒素との結合を助長して、時効による材質劣化を防止するために添加される元素である。前記アルミニウムの含有量は０．０１～０．１０％、具体的には０．０１５～０．０８５％であってもよい。

【0041】

前記アルミニウムの含有量が過度に多い場合、脱酸効果は飽和するのに対し、鋼中の介在物が増加して表面欠陥を誘発することがある。前記アルミニウムの含有量が過度に少ない場合、時効による材質劣化が発生しうる問題がある。

【0042】

リン（Ｐ）：０．００３～０．０２０％
リンは、鋼の強度および耐食性を向上させるために添加される元素である。前記リンの含有量は０．００３～０．０２０％、具体的には０．００４～０．０１９％であってもよい。

【0043】

前記リンの含有量が過度に多い場合、結晶粒界に偏析して粒界脆化を誘発し、加工性を低下させるだけでなく、ニッケル（Ｎｉ）メッキ時の密着性を低下させることがある。前記リンの含有量が過度に少ない場合、鋼の強度および耐食性の確保が難しい問題がある。

【0044】

窒素（Ｎ）：０．００１～０．００６％
窒素は、鋼内部に固溶状態で存在して材質強化および窒化物を形成して焼鈍集合組織を形成し、高温での物性を確保するために添加される元素である。前記窒素の含有量は０．００１～０．００６％、具体的には０．００１４～０．００５６％であってもよい。

【0045】

前記窒素の含有量が過度に多い場合、固溶元素過剰で時効の原因になって成形性を悪化させる原因になり、前記窒素の含有量が過度に少ない場合、焼鈍集合組織の形成と高温物性の確保が難しい問題がある。

【0046】

硫黄（Ｓ）：０．０１５％以下
硫黄は、鋼中の鉄（Ｆｅ）と結合して腐食の開始点の役割を果たす非金属介在物を形成し、赤熱脆性（Ｒｅｄ ｓｈｏｒｔｎｅｓｓ）の要因になるため、含有量を低減させることが好ましい。前記硫黄の含有量は０．０１５％、具体的には０．０１４％以下であってもよい。

【0047】

クロム（Ｃｒ）：０．１～０．４％
クロムは、固溶強化および結晶粒微細化による集合組織を制御し、製品の材質確保のために添加される元素である。クロムの含有量は０．１～０．４％、具体的には０．１３～０．３９％であってもよい。

【0048】

前記クロムの含有量が過度に多い場合、高価な元素の過剰添加によって製造コストの上昇をもたらして非経済性であり、再結晶温度が上昇する問題がある。前記クロムの含有量が過度に少ない場合、固溶強化、結晶粒微細化による集合組織制御および製品の材質の確保が難しい問題がある。

【0049】

ボロン（Ｂ）：０．０００５～０．００３５％
ボロンは、高温窒化物を形成し、焼入性を向上させ、高温での結晶粒成長を抑制して高温特性を改善する元素である。前記ボロンの含有量は０．００５～０．００３５％、具体的には０．０００５～０．００３５、さらに具体的には０．０００７～０．００３２％であってもよい。

【0050】

前記ボロンの含有量が過度に多い場合、再結晶を遅延して焼鈍通板性が低下し、加工性を悪化させる問題がある。前記ボロンの含有量が過度に少ない場合、高温での結晶粒成長を抑制できず高温特性が低下する問題がある。

【0051】

ニッケル（Ｎｉ）：０．０４～０．１０％
ニッケルは、高温物性と耐食性向上のために添加される元素である。前記ニッケルの含有量は０．０４～０．１０％、具体的には０．０４２～０．０９５％であってもよい。

【0052】

前記ニッケルの含有量が過度に多い場合、圧延性のような操業性を悪化させる問題がある。前記ニッケルの含有量が過度に少ない場合、高温物性および耐食性を低下させる問題がある。

【0053】

本発明は、高価なＮｂ、Ｔｉ、Ｐ、Ｍｎのような元素を排除し、相対的に低価格元素であるＣ、Ｎ、Ｓのような合金の含有量を最適化することによって、プレス成形に用いられる鋼材の降伏強度を低くし、延性を高めてプレス加工性を優れたものに確保できる。具体的には、Ｎｂ０．００２％以下、Ｔｉ０．００２％以下、Ｎｉ０．０３％以下、Ｃｕ０．０３％以下で含むことができる。

【0054】

冷延鋼板は、残部として鉄（Ｆｅ）を含む。また、不可避不純物を含むことができる。不可避不純物は、製鋼および冷延鋼板の製造過程で不可避に混入する不純物を意味する。不可避不純物については広く知られているので、具体的な説明は省略する。本発明の一実施形態において、前述した合金成分以外に元素の追加を排除するわけではなく、本発明の技術思想を阻害しない範囲内で多様に含まれる。追加元素をさらに含む場合、残部のＦｅを代替して含む。

【0055】

一実施形態において、本発明の冷延鋼板は、（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物を含むことができる。前記（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の大きさは０．０１～０．１０μｍの範囲であってもよい。

【0056】

前記（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の大きさが前記範囲の上限値を超える場合、高温物性を確保できない問題がある。前記（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の大きさが前記範囲の下限値を下回る場合、結晶粒成長を抑制できるが、焼鈍作業性が劣化する問題がある。

【0057】

一実施形態において、冷延鋼板は、［Ｉ_{（２２２）}＋Ｉ_{（５５４）}］／Ｉ_{（２００）}集合組織比が５．０～１０．０の範囲であってもよい。前記集合組織比において、Ｉ_{（２２２）}は面強度における（２２２）面の強度、Ｉ_{（５５４）}は（５５４）面の強度、およびＩ_{（２００）}は（２００）面の強度を意味するものである。前記集合組織比は５．０～１０．０、具体的には５．２～９．９の範囲であってもよい。前記集合組織比が前記範囲を満足することによって、ディーアンドアイ（Ｄ＆Ｉ）特性を確保できる。

【0058】

前記集合組織比が前記範囲の上限値を超える場合、成形カップの深さを向上させるのに適切であるが、圧延方向と４５°をなす方位の塑性変形比が増加して前記成形カップの耳（Ｅａｒ）発生率を増加させてショート－カン（Ｓｈｏｒｔ－ｃａｎ）を発生させたり、素材のトリミング（Ｔｒｉｍｍｉｎｇ）量が増加して素材の損失が増加したりする問題がある。前記集合組織比が前記範囲の下限値を下回る場合、成形性に不利な（２００）成分が発達して加工性を劣化させる問題がある。

【0059】

一実施形態において、冷延鋼板は、耳（Ｅａｒ）発生率が３．０％未満であってもよい。前記耳発生率は、成形されたカップの各部位別高さを測定して、｛（最高カップ高さ）－（最小カップ高さ）｝×１００／（最高カップ高さ）を求めた値である。前記冷延鋼板の前記耳発生率は３．０％未満、具体的には２．８％未満であってもよい。前記耳発生率が３．０％以上の場合、成形されたカップの高低偏差が大きくなることによって、不必要な成形部を切り出すトリミング量が増加して素材の損失が増加する問題がある。

【0060】

一実施形態において、冷延鋼板は、合金層を含み、前記合金層の合金化率が５～１５％の範囲であってもよい。前記合金層の合金化率は、鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）の共存領域の百分率であって、前記鉄および前記ニッケルが共存する面積に対する百分率であってもよく、前記合金化率は、素材の耐食性および表面硬度と密接な関係を有することができる。

【0061】

前記合金層の合金化率が上限値を超える場合、金型寿命向上の面で有利であるが、表面層の耐食性が劣化する問題がある。前記合金層の合金化率が下限値を下回る場合、合金化度の低下によって、メッキ材の表面材質が硬化して加工金型の寿命を劣化させる問題がある。

【0062】

本発明の一実施形態による、冷延鋼板は、下記式１を満足する。

【0063】

＜式１＞
０．０００２≦（［Ｃｒ］／５２）×１．６（［Ｂ］／１１））／（（［Ｃ］／１２）＋（［Ｎ］／１４））≦０．０００６
（上記式１中、［Ｃｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］、および［Ｎ］はそれぞれ、Ｃｒ、Ｂ、Ｃ、およびＮの重量を意味する）

【0064】

上記式１は、クロム（Ｃｒ）およびボロン（Ｂ）に対する炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）の有効原子比を意味するものであって、（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の析出条件を制御することによって、耐時効性と加工性および高温変形挙動を同時に確保できる。

【0065】

一実施形態において、上記式１の範囲が０．０００２～０．０００６、具体的には０．０００２１～０．０００５８であってもよい。上記式１の範囲が上限値を超える場合、強度の確保には有利であったが、再結晶温度が上昇して焼鈍通板性および表面特性が悪くなって後工程作業性を低下させる問題がある。上記式１の範囲が下限値を下回る場合、鋼中の固溶元素量が増加して耐時効性および加工性が劣化する問題があり、前記（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の析出量が減少することによって、高温強度を確保しにくいことがある。

【0066】

一実施形態において、冷延鋼板は、加工亀裂が発生しない。一実施形態において、冷延鋼板は、耐食性に優れることができる。前記耐食性は、塩水噴霧実験（ＳＳＴ、Ｓａｌｔ Ｓｐｒａｙ Ｔｅｓｔ）により評価することができ、１２時間内に赤サビが発生するか否かにより評価することができる。これによって、前記冷延鋼板は、塩水噴霧実験をする場合、１２時間内に赤サビが発生しないことを確認できる。

【0067】

一実施形態において、冷延鋼板は、６００℃で１００時間加熱した後、たるみ程度が３ｍｍ未満であってもよい。前記冷延鋼板のたるみ程度は、耐サグ性を意味することができ、前記耐サグ性は、６００℃で１００時間加熱した後に鋼板のたるみを測定したものである。前記たるみ程度が３ｍｍ未満の場合、前記冷延鋼板の耐サグ性に優れることができる。

【0068】

一実施形態において、冷延鋼板は、６００℃で降伏強度が９５ＭＰａ以上であってもよい。前記冷延鋼板を６００℃で１００時間加熱した後に降伏強度を測定することは、高温降伏強度を意味するものであって、高温での安全性を評価するためのものである。

【0069】

前記高温降伏強度は、９５ＭＰａ以上、具体的には１００ＭＰａであってもよい。前記高温降伏強度が９５ＭＰａ以下の場合、冷延鋼板をバッテリに適用する時、高温での安全性が低下して火災または爆発の可能性が増加する問題がある。

【0070】

本発明の他の実施形態による、冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０１～０．１０％、Ｍｎ：０．１～０．４％、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｐ：０．００３～０．０２０％、Ｎ：０．００１～０．００６％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：０．１～０．４％、Ｂ：０．０００５～０．００３５％、Ｎｉ：０．０４～０．１０％、残部Ｆｅおよびその他の不可避不純物を含む鋼スラブを加熱する段階と、加熱された前記鋼スラブを８６０～９３０℃で仕上げ熱間圧延する段階と、仕上げ熱間圧延された熱延鋼板を５８０～７００℃で巻取る段階と、巻取られた前記熱延鋼板を７８～９２％の圧下率で冷間圧延する段階と、冷間圧延された冷延鋼板を６５０～７５０℃の温度で焼鈍処理する段階と、焼鈍処理された前記冷延鋼板を３０～７０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却する段階と、前記冷延鋼板を電気メッキ後、６５０～７５０℃で合金化熱処理する段階とを含むことができる。前記スラブの合金組成については前述した冷延鋼板と同一であるので、重複する説明は省略する。冷延鋼板の製造過程で合金成分が変動しないので、前記スラブと前記冷延鋼板の合金組成は実質的に同一である。

【0071】

前記合金組成を含む鋼スラブを加熱する段階は、（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物が再固溶できない低い温度で前記鋼スラブを加熱することである。一実施形態において、スラブを再加熱する段階は、１１８０～１２８０℃の温度範囲で加熱することができる。前記温度範囲内で加熱を進行することによって、後述する熱間圧延時の温度を十分に確保できる。

【0072】

加熱された前記鋼スラブを８６０～９３０℃で仕上げ熱間圧延する段階は、前記鋼スラブを再加熱した後、８６０～９３０℃の温度範囲で前記鋼スラブを熱間圧延することである。前記仕上げ熱間圧延する段階は、８６０～９３０℃、具体的には８７０～９２０℃の温度範囲で行われる。

【0073】

前記温度範囲の上限値を超える場合、結晶粒の粗大化による衝撃靭性が低下する問題がある。前記温度範囲の下限値を下回る場合、相対的に低温領域で熱間圧延が終了することによって、最終形成された結晶粒の混粒化が発生して加工性および圧延性が低下する問題がある。

【0074】

仕上げ熱間圧延された熱延鋼板を５８０～７００℃で巻取る段階は、仕上げ熱間圧延された前記熱延鋼板をラン－アウトテーブルで冷却し、巻取ることである。前記巻取る段階は、５８０～７００℃、具体的には５９０～６９５℃の温度範囲で行われる。

【0075】

前記温度範囲の上限値を超える場合、製品の結晶粒が粗大化されて高温強度および耐食性を悪化させる問題がある。前記温度範囲の下限値を下回る場合、熱間圧延材の材質が硬化して、後述する冷間圧延段階での圧延負荷が増加し、幅方向の温度不均一度が高まって、材質偏差および加工性が低下する問題がある。

【0076】

巻取られた前記熱延鋼板を７８～９２％の圧下率で冷間圧延する段階は、前記熱延鋼板を冷間圧延することによって、冷延鋼板を製造するためのものである。前記圧下率は７８～９２％、具体的には８０～９０％の範囲の圧下率で冷間圧延が行われる。

【0077】

前記圧下率が前記範囲の上限値を超える場合、冷間圧延機の負荷が増加して作業性が低下する問題がある。前記範囲の下限値を下回る場合、面内異方性（Ｐｌａｎａｒ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）に適した集合組織の形成が難しい問題がある。

【0078】

冷間圧延された冷延鋼板を６５０～７５０℃の温度で焼鈍処理する段階は、再結晶および微細組織制御のためのものであって、均熱熱処理することである。前記焼鈍処理する段階は、６５０～７５０℃、具体的には６６０～７４０℃の温度範囲であってもよい。

【0079】

前記温度範囲の上限値を超える場合、再結晶は完了し、針状フェライト組織の変態駆動力を確保できるが、高温熱処理によるヒート－バックル（Ｈｅａｔ Ｂｕｃｋｌｅ）のような欠陥を誘発して焼鈍通板性が低下する問題が発生しうる。前記温度範囲の下限値を下回る場合、再結晶された結晶粒の分率が低くて強度が高いのに対し、延性が低下して加工性を確保できない問題がある。

【0080】

焼鈍処理された前記冷延鋼板を３０～７０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却する段階は、均熱熱処理した鋼板を１秒あたり３０～７０℃の温度で冷却することである。１秒あたりの冷却速度は３０～７０℃／ｓｅｃ、具体的には３５～６５℃／ｓｅｃの範囲であってもよい。

【0081】

前記範囲の上限値を超える場合、材質の上昇による加工性劣化とともに幅方向への冷却不均一による形状および材質偏差を誘発する問題が発生しうる。前記範囲の下限値を下回る場合、針状フェライト結晶粒の分率が低くなって高温で結晶粒成長が発生するため、高温特性を確保しにくい問題がある。

【0082】

前記冷延鋼板を電気メッキ後、６５０～７５０℃で合金化熱処理する段階は、熱処理された鋼板を電気メッキし、合金化熱処理により５～１５％の合金層を形成するためのものである。前記合金化熱処理は、３秒以下の短い均熱時間で行われるものであってもよい。前記合金化熱処理は、６５０～７５０℃、具体的には６６０～７４５℃の温度範囲であってもよい。

【0083】

前記温度範囲の上限値を超える場合、メッキ層の合金層の合金化率を確保する面で有利であるが、メッキ材の表面結晶粒が異常成長して加工性および耐食性を劣化させる要因として作用しうる問題がある。前記温度範囲の下限値を下回る場合、目標とする合金層の合金化率を確保できなくなって、冷延鋼板をバッテリケースに適用時、加工性を低下させる問題がある。

【0084】

以下、本発明の具体的な実施例を記載する。しかし、下記の実施例は本発明の具体的な一実施例に過ぎず、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。

【実施例】

【0085】

下記表１の組成を有し、残部はＦｅおよび不可避不純物を含むスラブ鋼を製造し、成分は実績値を表記したものである。下記表１の式１は、０．０００２＜（Ｃｒ重量％／５２）＊１．６（Ｂ重量％／１１）／｛（Ｃ重量％／１２）＋（Ｎ重量％／１４）＜０．０００６の値を意味する。

【0086】

【表1】

【0087】

前記表１の組成を有する発明鋼１～４は、すべて式１の値が０．０００２～０．０００６以内の範囲を有することができ、比較鋼１～５は、上記式１の範囲に含まれないことを確認できる。下記表２および表３は、前記表１の製造工程別の差に応じた特徴を示すものであって、前記表１の発明鋼１～４と、比較鋼１～５の鋼を、下記表２に示す仕上げ圧延温度、巻取温度、冷間圧下率、焼鈍温度、冷却速度、および合金化温度に制御した工程条件で行って、前記発明鋼１～４と比較鋼１～９を製造した後、前記鋼板それぞれの特性である［Ｉ_{（２２２）}＋Ｉ_{（５５４）}］／Ｉ_{（２００）}集合組織比、Ｅａｒ発生率、加工亀裂（Ｃｒａｃｋ）の有無、加工性、析出物の大きさ、合金層の合金化率、耐食性、耐サグ性、および高温での降伏強度を評価して、下記表３に示した。

【0088】

［Ｉ_{（２２２）}＋Ｉ_{（５５４）}］／Ｉ_{（２００）}集合組織比は、冷延鋼板をＸ－ｒａｙにより、それぞれの面強度における（２２２）面の強度、（５５４）面の強度、および（２００）面の強度を求めた後、関係式により求めた値を示したものである。Ｅａｒ発生率は、ドローイング加工時のドローイング比である素材のブランク直径／ドローイングダイ直径が１．８５の条件下でカッピング後に成形されたカップの各部位別高さを測定して、｛（最高カップ高さ）－（最小カップ高さ）｝×１００／（最高カップ高さ）を求めた値である。

【0089】

加工亀裂の評価については、３個の試験片に対して、ドローイング加工によりブランク直径／ドローイングダイ直径が１．８５の条件下でカッピング後に成形されたカップのうち１個以上が破断するか否かを判断したもので、１個以上の破断が発生すれば破断と表した。加工性の評価については、ドローイング加工時、前記耳発生率が３．０％以上であったり、加工亀裂が発生したりすれば不良（Ｘ）、前記耳発生率が３．０未満であり、加工亀裂が発生しない場合に良好（Ｏ）と区分した。

【0090】

合金化率は、合金化熱処理した素材に対して、エネルギー分散型分光分析器（ＥＤＳ、Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で測定した鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）の共存領域である面積に対する百分率を示す。耐食性評価は、塩水噴霧実験（ＳＳＴ、Ｓａｌｔ Ｓｐｒａｙ Ｔｅｓｔ）により評価し、これによって１２時間内に赤サビが発生する場合に不良（Ｘ）、前記赤サビが発生しない場合に良好（Ｏ）と区分した。

【0091】

耐サグ性は、全長２５０ｍｍおよび幅３０ｍｍの素材を、熱処理設備を用いて、６００℃で１００時間加熱した後、鋼板のたるみを測定したものであって、前記鋼板のたるみが３ｍｍ未満であれば良好（Ｏ）、前記鋼板のたるみが３ｍｍ以上の場合に不良（Ｘ）と区分した。高温降伏強度は、冷延鋼板を６００℃で１５分間保持した後、高温引張試験を実施したものであって、降伏強度が９５ＭＰａ以上であれば良好（Ｏ）、９５ＭＰａ未満であれば不良（Ｘ）と区分した。

【0092】

【表2】

【0093】

【表3】

【0094】

前記表２および表３をみると、表１の鋼成分の範囲を満足する実施例１～７は、［Ｉ_{（２２２）}＋Ｉ_{（５５４）}］／Ｉ_{（２００）}集合組織比、Ｅａｒ発生率、加工亀裂（Ｃｒａｃｋ）の有無、加工性、（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の大きさ、合金化率、耐食性、耐サグ性、および高温での降伏強度が本発明の目標範囲を満足することを確認できる。これによって、実施例１～７は、常温および高温での優れた品質特性を確保したことを確認できる。これに対し、前記鋼成分の範囲を満足するが、工程条件が本発明の製造範囲を超える比較例１～４は、（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の大きさが本発明の条件を超えたり、［Ｉ_{（２２２）}＋Ｉ_{（５５４）}］／Ｉ_{（２００）}集合組織比が範囲を超えたりして、高温耐熱性およびディーアンドアイ（Ｄ＆Ｉ）加工性を満足できないことを確認できる。

【0095】

前記鋼成分の範囲を超える比較例５～９の場合、（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の大きさ、集合組織比、合金化率、加工亀裂、耐食性、耐サグ性、および高温降伏強度が本発明の範囲を満足できないため、耐熱性およびディーアンドアイ（Ｄ＆Ｉ）加工性を満足できないことを確認できる。

【0096】

これによって、実施例１～７の表１に開示された鋼成分の範囲を満足し、表２に開示された製造工程を満足することによって、本発明が目標とする（Ｃｒ－Ｂ）（Ｃ－Ｎ）系複合析出物の大きさ、集合組織比、合金化率のような特性を確保することによって、低費用で高温特性、耐食性、および加工性を満足する耐熱性およびＤ＆Ｉ加工性に優れた冷延鋼板を製造することができる。

【0097】

本発明は、上記の実施形態および／または実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造可能であり、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は本発明の技術的思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施できることを理解するであろう。そのため、以上に述べた実施形態および／または実施例はすべての面で例示的であり、限定的でないと理解しなければならない。

【国際調査報告】