«Когда уже все было налажено, — пишет Бессемер дальше, — со мной вдруг случился один из коротких, но очень болезненных припадков недуга, которым я тогда страдал. Прикованный на некоторое время к постели, я часами думал о предстоящем опыте и мне пришла в голову мысль, что вместо того, чтобы обезуглероживать зерненый металл, пропуская воздух между кусками чугуна, можно получить гораздо более сильное и быстрое действие воздуха, если предварительно расплавить в тигле и пропустить струю воздуха через трубку, опущенную ниже поверхности расплавленного металла и, таким образом, выжечь углерод и кремний, содержащийся в металле. Это показалось столь осуществимым и вместе с тем столь крупным улучшением, что опыты с зерненым чугуном были оставлены и, как только я поправился, я попробовал проделать этот опыт с пропусканием воздуха над поверхностью металла. Результаты были поразительны. В полчаса произошло полное обезуглероживание металла. Получался огромный жар, но, к несчастью, больше половины металла было выдуто из тигля. Это привело к применению тигля с большими выпуклыми крышками с отверстиями (по бокам), которые препятствовали выбрасыванию металла.
Эти опыты велись непрерывно с февраля по октябрь 1855 года».
Надо сказать, что весь ход работ и постепенных изменений процесса так, как он изложен в этом письме у Бессемера, довольно правдоподобен, главное он объясняет непонятный без этих промежуточных стадий, о которых Бессемер почему-то совсем не говорит в своей автобиографии, переход от работы в пламенной печи к работе с тиглем.
Наблюдения с отражательной печью вероятно показали, что несмотря на все ее усовершенствования, температура в ней все же была недостаточна для расплавления ковкого обезуглероженного железа, да и сталь повидимому плавилась плохо. Единственно возможным средством представлялся таким образом тигель. Далее, в тигле в небольшом замкнутом пространстве можно было охватить струей воздуха значительно большую поверхность металла.
Результаты этих опытов были закреплены в патенте от 17 октября 1855 года.
«Струи воздуха или пара, лучше в сильно нагретом состоянии, должны пропускаться между частицами расплавленного чугуна, или рафинированного чугуна до тех пор, пока металл, оставаясь еще в жидком состоянии, не примет свойств стали. Процесс этот ведется в печах или тиглях, какие применяются для изготовления тигельной стали. В печи особой конструкции помещается несколько тиглей, в тигли наливается расплавленный чугун и через трубку, пропущенную через крышку, в расплавленный металл нагнетается воздух или пар. О ходе процесса можно судить по вылетающим (из боковых отверстий выпуклых крышек) искрам и пламени. В тиглях около дна устроено выпускное отверстие».
Тигель с трубкой для вдувания струи воздуха
Опыт велся в очень небольшом масштабе — в тигле помещалось 10–20 фунтов металла. Опыты далеко не всегда выходили удачными. Металл часто застывал до окончания процесса обезуглероживания. Очевидно, малый вес садки и слишком слабое дутье вызывали сильное охлаждение металла, а процесс окисления примесей и железа шел настолько вяло, что не мог повысить температуры ванны. Трудно сказать, что получал Бессемер в результате продувок. Патент был взят на литую сталь, письмо Нэсмиту и автобиография говорят о совершенно обезуглероженном железе. Повидимому получалось и то и другое.
В патенте отмечено очень важное явление, ставшее в сущности исходной точкой для перехода к собственно бессемерованию: это наблюдение над повышением температуры при процессе. Но вызывать это повышение температуры повидимому не всегда удавалось. Весьма вероятно, что Бессемер даже не вполне ясно на первых порах отдавал себе отчет отчего оно происходит, а видимо слишком бурные реакции, наступавшие при усилении дутья и уничтожавшие добрую половину металла, выбрасываемого из тигля и выгоравшего, побуждали очень сильного дутья не применять, а это в свою очередь вызывало быстрое охлаждение металла.