ウィリアム・ケリー（発明家）

ウィリアム・ケリー（1811年8月21日 - 1888年2月11日）は、ペンシルベニア州ピッツバーグ生まれのアメリカの発明家である。 1850年代初頭に実験した溶融鉄に空気を注入する製法によって、近代的な鉄鋼生産の発明者の一人とされている。同様の製法はヘンリー・ベッセマーによって独自に発見され、1855年に特許を取得した。1857年の金融恐慌により、ベッセマー法のライセンスを既に取得していた企業がケリーの特許を購入し、ベッセマーの名前を使って単一の制度の下で両方のライセンスを取得した。この製法の発明におけるケリーの役割はあまり知られていない。

ケリーはペンシルバニア州西部大学で冶金学を学んだ。科学者としての職を得る代わりに、ケリーと彼の兄弟、そして彼の義理の兄弟は乾物と委託販売業を営み、マクシェーン・アンド・ケリーと名付けた。火事で倉庫が焼失した後、ウィリアムと彼の兄弟のジョンは1847年にケンタッキー州エディビルに移り、鉄鋼業に参入することを決意した。

1846年、彼らはカンバーランド川沿いのライオン郡にあるエディビル鉄工所という鉄製造会社を買収し、工場名をケリー・アンド・カンパニーに変更した。

ケリーとベッセマーによって溶融鉄に空気を注入する技術が再発見される以前は、鉄は鋳鉄として利用されていた。鋳鉄は、石炭から得られるコークスで鉄鉱石を処理して高炉で製造される、強度はあるが脆い金属である。また、錬鉄は、木炭で加熱された塊鉄炉で低酸素環境で鉄鉱石を加熱して「ブルーム」と呼ばれる、非常に炭素の少ない鉄の塊をスラグと混ぜて100～200ポンドの塊にすることで、より展性があり柔軟な金属となる。ブルームは、ヘルブハンマー、後には蒸気ハンマーで叩いて折り曲げ、スラグを取り除いて繰り返し加工する必要があった。このスラグは、木炭と一緒に石の箱に密封して長時間加熱することで、炭素を補給し、鋼に変換できる。得られた鋼は、溶接温度まで加熱してハンマーで叩き固めることで、より大きな形状に成形できる。その他の手間のかかる高価な方法では、特殊な鉱石から少量の鋼が製造された。^{[1] [2]}

ケリーは1850年代に、炭素含有量を減らすために溶けた鉄に空気を吹き込む「空気沸騰法」の実験を始めた。彼の最初の目標は、木炭を作るのに大量の木材が必要だったため、鉄鋼製造に必要な燃料の量を減らすことだった。彼は、吹き込まれた空気は溶けた鉄を冷やすのではなく、炭素と結合して鉄を沸騰させて激しく燃焼させ、炭素が大幅に減少して鉄の品質が向上し、鉄が鋼に変わることを発見した。^{[2] [3]}彼の鉄工たちが彼の発見に貢献した可能性がある。ケリーの伝記によると、1854年に彼はニューヨークの茶店を通じて中国人の鉄工を雇った。冶金学の歴史家ドナルド・ワグナーは、同様の方法がすでに中国で存在しており、ケリーの中国人鉄工たちは空気噴射下で溶けた鋳鉄がどのように挙動するかをよく知っていただろうと指摘している。技術者のウィリアム・フィリップスは、エディビルへの旅行後、1899年に「中国人ははるか昔に鉄に空気を吹き込んで精錬していた。ケリーが中国人労働者を求める際には、当然鉄業についてある程度の知識を持つ人々の協力が必要だっただろうと私は考えた」と書いている。^[4]

同様のプロセスは、後にヘンリー・ベッセマーによって独立して発明され、1856年に特許を取得しました。 ^{[5]ケリーは大学で冶金学の教育を受けていましたが、ベッセマーは自伝の中で、父親の活字鋳造所で学んだ}活字鋳造と機械加工 の実践的な知識以外、教育は受けていなかったと述べており、1854年に「当時の鉄の冶金に関する私の知識は非常に限られていました...」と述べています。しかし、どういうわけか、長い一連の漸進的な改良なしに、溶けた鉄に空気を吹き込んで鋼に変換する機能的なコンバーターを構築することができました。^{[6]しかし、ベッセマーはベッセマープロセスを発明する前から多くの工業プロセスの著名な発明家であり、ベッセマーやケリーが特許を申請する前から、精錬プロセスや1840年代に}ジェームズ・ナスミスが行った実験など、鉄に空気を吹き込む可能性はずっと前から知られていました。^[7] 1856年9月、ベッセマーの特許はサイエンティフィック・アメリカン誌で報じられた。ケリーは1856年10月に同誌に手紙を書き、以前の実験について説明し、工場のイギリス人労働者がベッセマーにケリーの実験について知らせたと主張した。ケリーは「私の発見は3、4年前にイギリスで知られていたと信じる理由がある。多くのイギリス人のパドラーがこの場所を訪れ、私の新しいプロセスを見ていたからだ。そのうちの何人かはその後イギリスに戻り、そこで私の発明について話したかもしれない」と書いている。^[4]ケリーの息子は後に、ベッセマーが個人的にエディビルを訪れ、ケリーの実験から密かに学んだという根拠のない主張をした。^[4]

さまざまなタイプのコンバーターが展示されています。オリジナルのケリーコンバーターは、ペンシルバニア州ジョンズタウンのウォルナット通りにあるベスレヘムスチール社の本社の外に長年展示されていましたが、その後ワシントン DC のスミソニアン協会に移されました。このコンバーターの写真は次のリンクでご覧いただけます: http://explorepahistory.com/displayimage.php?imgId=1-2-9E0

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  ベッセマー転炉
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  カルドコンバータ
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  LDコンバータ
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  トーマスコンバータ

ケリーはベッセマーがこの製法の特許を取得した後、特許を申請し、 1857年に米国特許17,628号を取得した。彼の特許の核心は「熱風または冷風を液体の鉄の塊に吹き付け、空気中の酸素が鉄の炭素と結合し、液体の塊に非常に高い熱と沸騰の騒動を引き起こし、鉄を脱炭素化して精錬する」というものだった。^[8]

1871年、米国特許庁はケリーに7年間の特許更新を許可したが、ベッセマーとロバート・フォレスター・マシェット（この製法の特許も取得していた）の更新申請は却下した。ベッセマーの更新が却下された唯一の理由は、ベッセマーと共通する英国の特許が14年の有効期間の終わりに期限切れになっていたことであり、英国の製鉄業者が同様の制限を受けていないのに米国でベッセマーに保護を与えるのは不公平だっただろうということであった。この考慮がなければ、ベッセマーはおそらく更新を許可されていただろう。^[9]

1857年の金融恐慌によりケリーは破産し、特許を売却せざるを得なくなった。^[3]ケリーの特許とベッセマーの特許は、 1857年からペンシルバニア州のカンブリア製鉄所で製鉄に使用が認められた。 ^[10]特許が共同でライセンスされたため、発明の優先権をめぐる争いは実業界にとってあまり関心の的とはならなかった。ケリーが受け取った特許使用料はベッセマーに支払われる特許使用料のわずか5%程度で、製法にはベッセマーの名前が使われた。^[11]ベッセマーはイギリスで既によく知られた製鉄事業を展開しており、ケリーはほとんど知られていなかった。

ケリーとベッセマーの特許を所有する企業は、1866年に「ベッセマー鋼」という名前で製品の販売を開始しました。 ^[3]ベッセマー法は鋼鉄のコストを大幅に削減し、品質を向上させ、1865年から1900年代初頭までの米国の産業成長を可能にしました。ベッセマー法は20世紀初頭に平炉法に置き換えられました。 ^[5]

ケリーは残りの人生をケンタッキー州ルイビルで過ごし、斧の製造のほか、不動産業や銀行業も手掛けた。1888年2月11日に同地で亡くなった。^[3]

• ウィリアム・ケリーの略歴