克利夫蘭克里夫斯（Cleveland-Cliffs）近年積極推動低碳煉鋼原物料布局，其位於俄亥俄州托萊多（Toledo）的直接還原鐵工廠已成為美國鋼鐵製造商轉型低碳製程的重要指標。該廠借助先進的天然氣直接還原技術，將高品位的直接還原級球結礦轉化為直接還原鐵（DRI）與熱壓塊鐵（HBI），年產能達到約 300 萬公噸。對於美國本土的電爐（EAF）煉鋼廠而言，這種高品質的直接還原鐵能有效替代傳統高爐所產生的生鐵或鐵水。在實際操作中，製程工程師將直接還原鐵與廢鋼一同投入電爐中進行冶煉，此舉不僅能嚴格控制化學成分，更能大幅提升汽車與家電用鋼的強度。由於該原物料源自嚴格控管雜質與金屬鐵含量的優質球結礦，鋼廠得以在不大量添加合金的情況下，精準收窄鋼水成分的控制範圍，展現出高收得率與低波動性的技術優勢。
從環境永續與製程效益的技術面向來看，借助天然氣替代焦炭與燒結礦進行鐵礦石還原，其每公噸鐵水的二氧化碳排放量顯著低於傳統高爐製程，是克利夫蘭克里夫斯實現脫碳技術藍圖的核心基石。此外，利用直接還原鐵進行電爐煉鋼，在能源調配上具備高度彈性，廠方可配合區域電網的離峰電力時間進行操作，進一步降低每公噸鋼材的邊際碳排放。在物流與供應鏈安全方面，托萊多工廠鄰近五大湖區與美國汽車製造核心地帶，大幅縮短了本土買家的運輸距離，有效化解了跨國海運生鐵流量容易受到地緣政治或疫情衝擊的斷鏈風險。
該公司成功建構了從上游礦山、球結礦生產到直接還原技術的完整垂直整合網路。托萊多廠所需的直接還原級球結礦，全數由明尼蘇達州的北岸礦場（Northshore Mining）供應，其化學特性完全依據直接還原製程量身打造。這些球結礦經由湖運送抵托萊多，在豎爐中完成還原後，再運往集團旗下的多座扁平材軋鋼廠進行下游加工。這種閉環生產模式（Closed-loop model）不僅確保了高級高強度鋼（AHSS）的品質穩定性，更滿足了底特律車廠等大客戶對於全上游生產履歷追溯及低碳足跡的嚴格要求。在技術規格上，該廠產出的直接還原鐵具備極高的金屬化率（通常超過 92%），且嚴格限制二氧化矽、氧化鋁、磷與硫等雜質含量，而熱壓塊技術則將直接還原鐵壓縮為高密度壓塊，大幅提升了儲存穩定性並降低運輸過程中的再氧化風險。
然而，直接還原鐵的應用仍伴隨著製程改良與操作挑戰。鋼廠若要提高直接還原鐵的投入比例，必須針對加料系統、儲存料倉及製程參數進行相應的設備改裝，且必須妥善控制水分以防範粉塵化與再氧化風險。同時，儘管天然氣製程已顯著減碳，但本質上仍依賴化石燃料，因此該技術被視為向未來全氫氣還原邁進的過渡階段。隨著美國《降低通膨法案》（IRA）等政策對本土化低碳材料的催化，搭配再生能源電力冶煉的直接還原鐵鋼材，將在綠色鋼鐵市場中佔據關鍵競爭優勢。