Свои работы Бессемер начал в конце декабря 1854 года. 10 января 1855 года он уже берет первый патент, еще тогда, когда основные положения нового технического усовершенствования далеко не были проверены на практике. В действительности удавалось повидимому расплавить лишь очень небольшие количества стали, не могущие оказать существенное влияние на изменение качества чугуна.
Весна и лето проходят во всевозможных опытах. Свою небольшую отражательную печь (она по размерам приближалась к небольшим пудлинговым печам, вмещая около 3 центнеров, т. е. меньше 150 килограммов металла) Бессемер переделывал бесконечное число раз. То, что так хорошо изложено было на бумаге в его патенте, далеко не так гладко выходило на деле.
Больше полугода прошло в упорной и безрезультатной работе. Дело несколько сдвинулось только тогда с мертвой точки, когда Бессемер додумался до своеобразной комбинации отражательной печи с рафинировочным горном. Ряд наблюдений показал, что в печи происходит далеко не полное сгорание, — в пламени ее под сводом находилось известное количество горючих газов, бесполезно уносившихся наружу. Для полного сгорания их нужно было подвести дополнительно некоторое количество добавочного или так называемого «вторичного» воздуха. Для этой цели Бессемер придумал следующее устройство. Так называемый большой или пламенный порог, т. е. невысокая стенка, отделяющая рабочее пространство от топки, делался полым, и в стороне его, обращенной к поверхности расплавленного металла, был проделан ряд отверстий. В это полое пространство нагнетался воздух, который и вырывался через эти отверстия сильными струями над самой поверхностью расплавленного металла. Самым важным в данном случае было повидимому не столько повышение температуры от сгорания газов, получающих нужный для этого кислород, сколько частичное поверхностное обезуглероживание металла, то есть как раз тот процесс, который в слабой степени происходит в рафинировочном горне. Бессемер не мог не знать этого из техники кричного процесса и процесса рафинировки чугуна. Не вполне может быть отчетливое, стремление использовать это обезуглероживающее действие воздушной струи можно заметить уже в первом патенте, где рекомендуется рафинировку в рафинировочном горне «вести несколько дольше чем обычно (лучше всего на древесном угле) и полученный таким образом жидкий металл разливать в формы». (Он считал, что этот металл может служить хорошим материалом для получения цементной стали).
