ESP无头轧制技术作为最新一代薄板坯连铸连轧技术,具有高度集成化、短流程、轧制速度快、生产效率高和生产周期短的优势,产品具有“以热代冷,以薄为主”的特点,相比传统薄板坯连铸连轧生产线优势十分明显。但是这也导致了轧制过程中精轧机组轧辊磨损速度加快,为了保证产品的表面质量,需要频繁的停机换辊,从而极大的降低了ESP生产线的生产效率,为了使生产线不停机换辊,提高生产效率和缩短周期,于是提出了在线换辊。在线换辊过程中板带会产生楔形区,而板带楔形区的宏观场和微观场会受多种因素的影响。于是针对轧制过程在线换辊,本文主要研究精轧机组在线换辊产生的板带楔形区温度场以及应力应变场等宏观参数,以及板带楔形区冷却过程中的相变规律,为之后的工业实验和应用提供参考价值。首先,利用Gleeble-3800热模拟试验机进行了热膨胀实验和高温热压缩实验,得到了材料的相变点和应力-应变曲线,并根据相变点制定了模拟和实验工艺温度,分析了应力和应变速率、应变以及温度三个变量之间的关系,为接下来的数值模拟做材料模型上的准备。其次,通过DEFORM-3D有限元分析软件分别建立了抬升轧制和常规轧制两种工艺的数值模拟模型,并导入材料数据进而对其全过程进行了数值模拟,着重分析了抬升轧制产生的板带楔形区温度场、应力场和应变场的变化规律,为实际工艺改进提供数据支撑。再次,归纳总结了冷却过程的数学模型,通过DEFORM-3D HT模块建立了板带楔形区冷却过程中的模型,模拟了板带冷却过程中的温度场和组织场,并对板带楔形区温度场和组织场变化规律进行了详细分析。最后,采取等效替代法,利用Gleeble-3800热模拟试验机进行了不同变形量的热压缩实验,通过对各个试样的显微组织观察,得到了高温奥氏体晶粒平均尺寸和淬火态组织的变化规律,进而说明了板带楔形区高温晶粒和冷却之后组织的演变规律。