ベッセマー法

19世紀のなかばまで、鋼は高価な素材だった。溶鉱炉から出る銑鉄は炭素を多く含んで硬いが、もろく、衝撃に弱い。炭素を抜いた錬鉄は粘りがあるが、職人が炉の中をかき混ぜながら少しずつ作るしかなかった。その中間の性質をもつ鋼は、るつぼで少量ずつ作られ、刃物やばね、工具に使われる程度だった。産業革命の鉄道や橋は、鋳鉄と錬鉄で造られていた。鋳鉄の梁は前触れなく折れることがあり、1847年にイングランドのディー川で鉄道橋が列車ごと崩れ落ちたような事故が繰り返された。

ヘンリー・ベッセマーはロンドンの北のハートフォードシャーに生まれた発明家で、活字の鋳造から金粉の製法まで、数多くの発明で財をなしていた。後年の自伝によれば、きっかけはクリミア戦争のさなかの1854年、ナポレオン3世と大砲について話したことだった。もっと強い砲身を作るには、もっとよい鉄が要る。その夜、ヴァンセンヌからパリへ戻る馬車のなかで、鉄の質を改良してみようと心に決めたと彼は書いている。1855年1月から実験を始め、その年の10月には関係する最初の特許を出した。

着想は単純だった。溶けた銑鉄に下から空気を吹き込むと、空気中の酸素が鉄の中の炭素やケイ素と結びついて燃える。その燃焼の熱で、鉄は外から燃料を足さなくても溶けたままでいる。ベッセマーは1856年8月、チェルトナムで開かれた英国学術協会の会合で、この方法を「燃料を使わない可鍛鉄と鋼の製造」と題して発表した。発表は『タイムズ』紙に全文が載った。転炉と呼ばれる大きな洋梨形の容器に数トンの銑鉄を入れ、炎と火花を噴き上げさせながら空気を吹くと、10分から20分ほどで炭素の抜けた鉄ができる。それまでは何日もかかった仕事だった。

ところが、特許を買った製鉄業者たちが作った鋼は使いものにならなかった。熱しても冷やしても割れる鋼だったという。原因は、原料の銑鉄に含まれるリンや、吹き込んだ空気が鉄に残すものにあった。ベッセマーはスウェーデン産のリンの少ない銑鉄を使い、さらに冶金家ロバート・マシェットの方法を取り入れた。いったん炭素をほとんど燃やし切ってから、マンガンを含む合金（スピーゲル鉄）を決まった量だけ加えて炭素を戻すやり方である。これで品質は安定した。ベッセマーは使用料を返して特許を買い戻し、1858年からはシェフィールドで自ら鋼を作り始めた。

鋼の値段は大きく下がった。1トン40ポンドほどだったものが6〜7ポンドになったとされる。とりわけ影響が大きかったのは鉄道である。鋼のレールは鉄のレールの何倍も長持ちし、より重い機関車を走らせることができた。アメリカでは技術者アレクサンダー・ホリーがこの方法を持ち込み、1872年にベッセマーの工場を訪ねた実業家アンドリュー・カーネギーは、1875年にピッツバーグの近くに大きな製鋼所を開いた。カーネギーの会社はレールの値段を2年でトン当たり100ドルから50ドルに下げ、アメリカは世界一の鋼の国になっていく。カーネギー図書館の資金も、この鋼から生まれた富だった。鉄骨の高層建築（最初の摩天楼）が現れるのも、安い鋼の時代になってからである。

ただし、ベッセマー法にはリンを多く含む鉄鉱石を使えないという弱点があった。1878年、シドニー・ギルクリスト・トマスと従兄弟のパーシー・ギルクリストが、転炉の内張りを石灰質の材料に替えてリンを取り除く方法を特許にすると、リンの多い鉱石をもつドイツやベルギー、フランス東部でも鋼が作れるようになった。一方で、吹き込む空気の窒素が鋼をもろくするため、建築用には平炉で作った鋼が好まれ、イギリスでは1890年代には平炉法が主流になった。アメリカでもベッセマー法による商業生産は1968年に終わった。それでも、純粋な酸素を吹き込む今日の転炉製鋼は、ベッセマーの考えをそのまま受け継いでいる。

ベッセマーは1879年にナイトに叙され、1898年にロンドンで死んだ。なお、アメリカのウィリアム・ケリーが1850年代の前半に同じような方法を試していたという主張があり、ケリーは1857年にアメリカで特許を得ている。どちらを発明者とみなすかには、いまも議論が残る。