为实现高炉的超高生产率、低还原剂比和低环境负荷操作，低温化和高速还原化操作是很重要的。另外，为减少CO2排放，最有效的办法是使用氢系还原剂和炉顶气体的循环使用等。日本通过数学模型模拟，对上述方法的可能性进行了定量研究。为提高还原速度，有效的办法是改善烧结矿的被还原性和使用含碳的团矿(CCB)。另外，为做到低温化，有效的办法是装入CCB，降低热平衡带的温度，但促进还原铁的渗碳和渣的低温熔融是不可或缺的。虽然对于低温熔融的机理和速度尚未充分弄清，但如果使用数学模型，就能对低温化的高效操作程度进行预测。关于氢系还原剂的使用，还从减小环境负荷的观点进行考虑，结果认为喷吹塑料是一种有效的方法。另外，炉顶循环气体的使用有助于减少废气的排放，如果同时提高生产率，这将是未来发展的方法。

　　以100％装入烧结矿操作为基准操作，调查了在装入20％CCB的情况下，将还原铁的熔融温度降低100℃时，再将渣层表面的铁水温度降低50℃时的模拟所得的生产率和还原剂比的变化，结果可知生产率提高了10％，还原剂比下降了7.5％。

　　以全焦操作为基准，调查了加湿鼓风、喷吹天然气和塑料作含氢辅助还原剂时的生产率和还原剂比的改善效果。这种模拟是在风口回旋区温度和炉腹煤气流量一定的条件下进行的，但由于还原剂的喷吹量不同，因此无法直接进行相互比较。虽然加湿鼓风可以改善生产率，但会使还原剂比恶化。喷吹天然气和塑料都有改善生产率和还原剂比的效果。
　
　　在炉顶煤气循环利用操作情况下，为维持风口回旋区温度，必须进行富氧。另外，由于氢元素的减少，必须对炉身进行喷吹。以装入20％CCB+熔化温度下降100℃+铁水温度下降50℃为基准操作，在风口回旋区温度和炉腹煤气流量一定的情况下，对三种情况进行了模拟：一种是从炉身喷吹的炉顶循环煤气量是风口风量的20％；二是从风口喷吹的炉顶循环煤气量是风口风量的50％；三是对一、二两种情况的模拟。根据计算结果可知，生产量比实际高炉操作增加了28.4％，还原剂比下降了22.5％，CO2的排放量减少了21.2％。只要通过对作为计算条件的风口回旋区温度和炉腹煤气量等限制进行处理，实施与上述操作数据合理组合的操作，就能进一步改善高炉的生产效率。