随着我国无头轧制技术高速发展,以ESP为代表的先进无头轧制技术在追求短流程化同时,生产装备工艺往往因刚性连接导致精轧机组轧辊磨损频繁停机换辊制约其技术优势发挥,本文提出无头轧制在线换辊技术能够实现精轧机组不停机在线换辊,以ASTM-316L为实验钢采用等效替代法开展轧制工艺和热变形参数与形变、再结晶及组织演变规律理论基础研究和仿真模拟。基于单道次热压缩实验,对动态软化及其热变形参数耦合行为开展研究,分析WH与DS对应关系,揭示DRX临界条件与峰值条件映射关系,建立高温塑性变形应力、应变速率和变形温度耦合Zener-Hollomon方程。基于现有DRX模型融合定量DRV理论提出一种新的DRX模型算法,结果表明模型预测值和实验值吻合较好。基于动态材料模型建立实验钢3D热加工图,确定材料热加工稳定区域。采用OM、EBSD对稳态及瞬态突变材料DRX特征微观组织结构形貌进行表征,结果表明在恒定变形温度和应变速率状态下,在高变形温度或低应变速率DRX机制主要为DDRX机制,在低变形温度或高应变速率DRX机制主要为CDRX。在应变速率瞬态突变高温塑性变形状态下,存在多种DRX机制协调作用,在恒定变形温度状态下,当应变速率从低速向高速变化过程,DRX机制将从DDRX向CDRX转变。基于双道次热压缩实验,对道次间隙静态软化及其热变形参数耦合行为开展研究,分析双道次高温塑性变形流动应力曲线,揭示SRX、MDRX随热变形参数变化规律,结果表明SRX第二道次流动应力显著依赖道次间隙时间、变形温度、应变速率,相比于MDRX,SRX需要时间孕育形核,并且受初始应变影响较大。考虑回复作用及材料多道次静态软化求解算法,建立道次间隙SRX和MDRX动力学模型,结果表明模型预测值和实验值吻合较好。采用EBSD对SRX、MDRX特征微观组织结构形貌进行表征,揭示热变形参数对道次间隙静态软化微观组织形貌和晶粒尺寸影响,结果表明道次间隙时间延长、变形温度和应变速率升高均可促进SRX、MDRX过程,提高静态软化效果,在变形温度、应变速率恒定状态下,增大初始应变可以增大SRX体积分数,与初始应变相比,变形温度和应变速率对道次间隙静态软化作用较为明显。基于仿真模拟技术开展无头轧制在线换辊数值模拟与工艺优化研究,综合材料高温塑性流动行为、再结晶动力学模型耦合嵌入Deform-3D,建立无头轧制在线换辊多场耦合协同控制模型,模拟瞬态突变过程对板带DRX行为影响。结果表明无头轧制在线换辊压下率、轧辊退出速度、轧辊投入速度、变形温度对板带沿厚度方向组织均匀性具有重要影响。较小压下率、较快轧辊退出速度、较慢轧辊投入速度、较低变形温度均有利于减小板带心表DRX体积分数梯度,避免造成应力集中及失稳现象,轧辊直径对板带心表DRX体积分数梯度影响较小,因此需要根据实际轧制工艺,考虑轧机负荷和轧辊质量调控无头轧制在线换辊过程。本文建立无头轧制在线换辊板带再结晶行为理论体系,形成无头轧制在线换辊成形工艺、组织调控和性能预测新原理、新方法。研究成果将提高无头轧制装备-工艺-产品柔性适配调控能力,促进企业实现优质高效、绿色低碳和智能化生产。