本发明公开一种ESP生产线粗轧段组织均匀化轧制系统及其方法，包括在连铸机出口和粗轧入口间布置快速冷却装置对连铸坯进行快速冷却，使连铸坯表面形成冷壳，通过控制连铸坯厚度方向的非均匀温度场分布，使得连铸坯在粗轧过程中厚度方向的应变分布更加均匀合理。在粗轧后精轧前的中间区域，将原有的保温罩用带感应加热的保温装置进行替换，和感应加热炉配合，用于对中间坯进行两段加热。本发明的方法及其装置保证了连铸坯厚度方向的非均匀温度场分布，使得连铸坯在粗轧过程中厚度方向的应变分布更加均匀合理，同时通过对中间坯加热制度的控制，使其保持在一个温度较高的状态，在生产微合金钢时，能提高中间坯的合金固溶率，提升力学性能。
