Томас по окончании училища устраивает у себя маленькую лабораторию и так как дефосфоризация металла при бессемеровании была тогда наиболее жгучим вопросом, то немудрено, что Томас с увлечением стал ею заниматься.
Давно было намечено несколько способов освобождения металла от фосфора: или посредством соответствующей предварительной обработки металла до продувки его в конверторе, или же путем выделения фосфора в самом конверторе. Последний способ до сих пор никак не удавался. Идея выкладывать внутренность конвертора соответствующими материалами возникла уже сравнительно давно: в начале 60-х годов австрийский металлург Туннер предлагал для футеровки магнезит. Любопытно, что уже в 1865 году один из немецких металлургов предлагал применить как раз тот материал, который был впоследствии применен Томасом — доломит. Но администрация завода — Кэнигсхютте в Силезии — не разрешила произвести опыта. На доломит с глиной указывали и французские металлурги.
Чего надо было достичь, было более или менее известно. Как достичь — это удалось открыть только Томасу.
Он первый составил практически применимую футеровку из «основных» материалов.
Свои первые опыты он вел у себя в лаборатории, с крохотным конвертором на шесть фунтов металла. Футеровка была приготовлена из негашеной извести и жидкого стекла.
Томас начал свои опыты в 1876 году, когда ему было 26 лет. Осенью 1877 года получились уже первые удовлетворительные результаты. Но Томас очень хорошо отдавал себе отчет, что эти лабораторные эксперименты совершенно еще непоказательны для работы в производственном масштабе. Необходимо было повторить и продолжить опыты на заводе.
Двоюродный брат Томаса, Перси Джилькрист, работал химиком на одном из Южно-Уэльских заводов — Блэнавон.
Молодым людям удалось добиться от дирекции разрешения производить опыты на заводе с небольшим конвертором на 300 — 400 фунтов металла. Работы эти подтвердили результаты лабораторных опытов. В начале 1878 года Томас взял свой первый патент. В нем он предлагал целый ряд рецептов: известняк, магнезия в смеси с глиной или портландским цементом, так, чтобы в смеси было не больше 12 процентов кремнекислоты.
Скоро Томас остановился на глине и доломите (патент от 5 октября 1878 года).
Об опытах на Блэнавонском заводе никто не знал.