帰国後、大河平は敬虔なカトリック信者となった。まもなく同郷の薩摩藩士族町田徳（まちだとく）と結婚するが、徳も敬虔なカトリック信者であった。
当時留学生がキリスト教に入信するということは、社会的にはマイナスであった。明治十年代日本国内ではキリスト教への不信は未だに強く「外国かぶれ」などと言われ敬遠された。しかし大河平がドイツ留学により近代製鉄技術だけでなくキリスト教に出会ったことは、帰国後、日本初の近代製鉄技術開発にともなう多くの困難にみまわれる度に彼の心の支えとなったと伝わっている。
大砲工場での研修.
熱射病から回復した大河平は自らクルップに願い出て、大砲工場で研修を受ける。これはルツボ製鋼工場内の灼熱の環境をさけるためであったが、同時に留学の第二の目的であった鋼の兵器製造法を学ぶためでもあった。ここで大河平は大砲製造の基礎を学ぶ。中でも中型速射船砲、小型船砲の製造過程を中心に学んでいく。
帰国後の成果.
東京築地海軍兵器局内ルツボ製鋼所完成.
国内ルツボ製鋼法開発.
国内でルツボ製鋼を成功させるためには工場の建設と合わせて、欠くことの事の出来ない研究開発がある。それは
である。
大河平はこれらを一つ一つ研究開発していく。この時期すでに海軍省から「兵器の独立上、内地産物を使用すべき旨」との内訓が出ていた。このことからルツボ製鋼法開発においても原材料は極力国内で産出されるものを使用する方針で進められていく。
溶鉱炉の建設.
炉材開発.
炉材は国内産の硝石と耐火粘土を原料に何度も改良しながら煉瓦を作り、数十回の溶解作業に耐えうる炉材煉瓦が完成した。
国産ルツボの製造開発.
原料鋼の開発.
当時の日本で、鋼と言えるのは主に中国地方で行われていた砂鉄によるタタラ法で産出される和鋼のみであった。大河平はこの和鋼をクルップで学んだ化学分析を国内で行い、その鋼質が充分原料鋼として使用できることを発見する。
出雲石見地方視察.
コークスの確保.
コークスについては、日本国内のものは皆無であったため、イギリスからの輸入に頼ることになった。大河平はこうして研究開発を進めていくのであるが、これに先立ちルツボ製鋼法自体の実験も進めていた。
近代製鋼技術による日本初の「鋼」の生産に成功.
釜石製鉄所再建との関わり.