철광석으로부터 선철(銑鐵)를 만드는데 사용되는 노. 고로(高爐)라고도 한다.

발열원으로서 무엇을 사용하느냐에 따라 코크스선고로·목탄선(木炭銑)고로·전기선고로 등으로 나누며, 세계에서 생산되는 선철의 대부분은 코크스선고로에서 생산된다. 용광로에서는 노의 최하부로부터 가열된 공기를 노 위로 불어 넣는데, 옛날에는 발로 밟는 풀무를 사용하여 바람을 노 속에 공급하였다.

그 후 수차(水車)가 동력원이 되어 인력에 의한 바람보다 강한 바람을 공급할 수 있게 되었고, 공기의 공급, 즉 산소의 공급이 충분하게 되어, 화력이 커지고 제철을 하는 온도가 옛날보다 높아졌다. 최근에는 송풍기를 사용하여 열풍(熱風)을 노 안에 공급한다.

용광로의 대체적인 구조는 내화벽돌을 쌓아 올린 원통형 본체와 부설된 열풍로로 이루어진다. 본체 꼭대기에서 제철원료인 철광석·석회석·코크스를 차례로 층을 이루도록 장입(裝入)하고, 노 하부의 바람구멍인 송풍구로 열풍을 공급하여 코크스를 연소시킨다. 이렇게 하면 고온 상태에서 일산화탄소 또는 탄소에 의한 철 산화물의 환원이 일어난다.

철광석 속에는 철의 산화물(보통 Fe2O3, 때로는 Fe3O4) 외에 실리카(SiO2)와 같은 불필요한 성분이 혼합되어 있다. 이것은 석회석 내의 탄산칼슘이 가열분해되어 탄산가스를 배출하고 남는 산화칼슘과 결합하여, 낮은 온도에서 용해되는 광재(iron slag)를 만들어 노바닥으로 내려간다.

산화철의 환원에는 여러 반응식이 있는데, 결국 코크스의 탄소 또는 이 탄소로부터 생성된 일산화탄소와 반응하여 산소를 잃고 환원되어 철이 된다.
이 철은 주위에 있는 과잉탄소를 흡수해서 점차적으로 온도가 내려가 약 1,200 ℃에서 용해되어 노바닥에 떨어져, 노 위의 용탕풀에 모인다.

광재는 용해된 철보다 비중이 작기 때문에, 용해된 철 위에 층을 이루어 모이므로, 시기를 보아 용탕풀의 마개를 빼면 용해된 철과 광재는 아래위로 두 층을 이룬 채로 흘러나온다. 이 철에는 보통 약 4 % 이상 탄소가 함유되고, 선철(銑鐵)이라고 하는데, 이대로도 난로·솥 등의 주물 원료가 된다.

한편 용해된 선철을 레이들이라고 하는 내화물로 만든 팬(pan)에 담을 때 광재는 구분해서 다른 그릇에 넣고 선철만은 평로 또는 전로(轉爐) 공장에 녹인 채로 운반하여 강을 만드는 원료로 한다. 또한 난로용의 주물용으로 주물공장에 팔기 위해 강(鋼)의 형틀(mold)에 흘려보내어 응고시킨 다음 주괴(鑄塊)로 만든다.

이같은 작업을 하기 위하여, 용광로에는 제철원료를 맨 꼭대기에 올리기 위한 운반장치와, 제철작업 중에 발생한 고로가스 속의 유용한 탄화수소 등을 배출시키기 위한 가스배관 등이 위쪽에 장치되어 있다. 이같은 장치의 중량은, 내화물을 쌓아 올린 용광로 본체로는 지지할 수 없으므로, 용광로를 강판으로 둘러싸서 지지능력을 갖게 하는 철피식(鐵皮式)과, 둘레에 전망대와 같은 별도의 지주(支柱)를 세워 중량을 떠받치게 하는 철주식(鐵柱式)이 있다.

용광로 높이는 20~30 m이고, 크기, 즉 용량은 하루에 생산되는 선철의 t수로 말하는 것이 보통이다. 1,000 t 용광로라고 하면, 하루에 1,000 t을 생산하는 용광로를 말한다. 또 노의 내용적(內容積)으로 표시하기도 한다.

보통 출선(出銑:선철을 유출시키는 것)은 수시간마다 하므로, 그동안 용탕풀에 선철을 모아 둔다. 제철원료는 장입한 순서대로 노내에서 강하하므로, 하강한 분량만큼 노꼭대기에서 광석·코크스·석회석 등을 보충해야 한다. 이것은 선철을 만드는 작업이 계속되게 하기 위함이다.

오늘날은 용광로를 대형화하는 것이 세계적인 경향이다. 용광로 옆에는 보통 열풍로가 설치되어 있는데, 이 안에 있는 내화벽돌층 사이에 용광로의 발생가스를 통과시켜 예열하고, 다음에 이 벽돌층 사이로 냉풍을 보내어 열풍을 만든다. 이렇게 예열한 열풍이 용광로 내로 송풍된다.

용광로 크기는 오늘날 1기(基)당 하루에 수천 t을 만드는 규모가 되었으나, 초기에는 수 t이었고, 노의 내용적도 6~9 m3에 불과하였다. 그 후 노가 대형화되어 19세기 중반기에는 120~150 m3로, 1860년경에는 450 m3로, 1930년대에는 1,000 m3 이상이 되었고, 80년대에는 4,000 m3 이상 용광로가 생기고 있다.

노 내용적 1 m3당 출선량(t:출선비라 함)도 점차적으로 개량되어 1850년대에는 0.2였으나, 1890년대에는 0.67로 커지고, 1980년대 후반에는 1.8 이상이다. 용광로에서 선철을 만드는 기술을 경제면에서 평가할 때, 코크스비(coke ratio)가 이용된다. 이것은 선철 1 t을 만드는 데 필요한 코크스의 t수로서, 1930년대에는 이것이 1 이상이었으나, 기술 향상과 더불어 낮아져서 한국에서도 0.5 이하를 기록하게 되었다.

용광로에 사용하는 코크스는, 노내 원료의 중량을 이기지 못하고 부서져서 가루가 되면, 환원가스의 통과를 방해하게 되므로, 적당한 강도가 요구되는데, 이 때문에 점결성(粘結性)이 있는 석탄을 원료로 하여 만든 코크스를 사용할 필요가 있다.

〈특수조업〉 용광로의 능률이 급격히 향상되는 것은 노의 용량이 커져서 생산성이 향상된 것 외에, 충실한 원료의 예비처리·소결광(燒結鑛)의 고도이용·송풍의 사전처리의 진보 등 용광로 조업기술이 개선되었기 때문이다. 원료를 파쇄(破碎)·체가름·정립(整粒) 강화하고, 자용성 소결광(自熔性燒結鑛)을 이용함으로써 생산량을 증대하는 방법을 현재 채택하고 있다.

⑴ 고온송풍:높은 송풍 온도를 이용하여 노 안에 보다 많은 열량을 공급함으로써 코크스비를 낮춘다. 근래에는 보통 1,200 ℃까지 송풍이 가능하다.

⑵ 조습조업(調濕操業):대기 속의 습도변동에 따른 조업조건의 변동을 방지하는 것이 초기의 목적이었으나, 현재는 보다 적극적으로 송풍 온도와 송풍 중의 산소농도를 높게 해서 수증기를 첨가함으로써, 노의 안정과 노온의 조절을 도모하기 위해 거의 모든 노에서 이용된다.

⑶ 산소부화조업(酸素富化操業):송풍 중의 질소 등의 불용물(不用物)을 적게 하는 것은, 노상온도(爐床溫度)를 높이고, 고농도 환원가스를 발생시키며, 가스회(灰)를 감소시키는 등 여러 가지 효과 때문에, 출선량(出銑量)이 많아 지고, 코크스비가 저하된다. 조습조업 및 연료분사(燃料噴射) 등과 병용함으로써 좋은 효과를 거두고 있다. 산소원가가 낮아지면 노의 생산능률 향상을 위한 가장 값싼 방법으로 활용될 것이다.

⑷ 고압조업(高壓操業):보통의 노정압(爐頂壓) 0.04~0.07 atm에 대하여, 0.5~2.0 atm 정도까지 높임으로써, 노 안의 가스 부피를 압축해서 가스의 유속(流速)을 낮추고, 반응효율을 높여서 출선량의 증대를 꾀하는 것이다. 이 고압장치를 설치하는데는 노정압을 높이기 위해 노체(爐體)의 구조나 부속설비에 특별한 주의가 필요하다. 최근에는 거의 모든 용광로에 이러한 고압장치가 설치되어 있다.

⑸ 연료분사:송풍 중에 중유·코크스로가스·천연가스·가루코크스 등의 연료를 첨가하여 직접 노 안에 분사시킴으로써, 장입코크스를 절약하고, 출선량의 증대를 꾀하려는 것으로, 현재 환원가스분사법도 연구가 완성되어 있다. 앞으로 산소부하법 등과 병용하여, 노황을 자유롭게 조절하는 데 이용될 것이다.