為優化低碳高爐原料與燃料配置，本研究系統性評估了三種具代表性反應活性之焦炭（Coke 1：CRI 20.7%、Coke 2：CRI 26.4%、Coke 3：CRI 40.3%），在傳統高爐（TBF）、富氫傳統高爐（TBF-H2）、氧氣高爐（OBF）及富氫氧氣高爐（OBF-H2）等四種模擬氣氛下的反應起始溫度、溶解損失劣化、鐵礦軟化-熔融滴落行為與爐料透氣性。
研究表明，焦炭溶解損失反應起始溫度隨焦炭反應活性指數（CRI）增加而降低。在 TBF 氣氛下，焦炭 1、2、3 之反應起始溫度分別為 1056.8℃、1023.8℃ 與 1010.7℃（最大溫差達 46.1℃），且隨焦炭反應活性增加，早期還原增強導致軟化起始溫度（T10）由 1089℃ 降至 1074℃。在引入 H2 的富氫氣氛下，因反應轉為由表觀活化能較低之 C-H2O 主導，使起始溫度進一步降低 26.0–28.9℃。同時，高濃度 H2O 促進連通孔隙內部反應，加劇各向異性結構降解，使承載骨架強度之各向異性結構比例由原始焦炭的 61.0% 顯著降至 41.7%，光學織構指數（OTI）最低降至 53.3。
在軟熔行為與氣體滲透性方面，TBF 製程對焦炭反應活性高度敏感。使用高反應活性之焦炭 3 會加劇高溫區溶解損失並促進低熔點渣相過早滲出，導致最大壓降（ΔPmax）由 19.5 kPa 劇增至 35.7 kPa，滲透率指數（S）達 2750 kPa·°C，顯示 TBF 需要低 CRI、高反應後強度（CSR）之高品質焦炭以維持骨架支撐。反之，在 OBF 與 OBF-H2 氣氛下，高還原電位顯著加快還原速率，將熔融區間（ΔTM）壓縮至 10–30℃ 之狹窄範圍，使所有焦炭條件下之 ΔPmax（11.5–14.0 kPa）與 S 值（<150 kPa·°C）均維持在極低水準，大幅降低了軟熔區滲透率對焦炭熱強度的敏感度。
此結果顯示，氧氣高爐技術在實驗室條件下能降低對焦炭熱強度的依賴，具備使用品質範圍更寬（高反應性）焦炭的潛力；惟工業化應用前，仍須進行中試規模驗證、製程模擬與經濟評估。