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因機器不夠，第二年，又透過江蘇巡撫丁日昌，從上海祺記、旗昌兩洋行買到了車床、刨床、直鋸及卷鍋爐鐵板機器等8種裝置。1869年夏，又在天津城東賈家沽地方設立了火藥局，又稱東局，局內裝有向外國定購的以製造火藥和銅帽為主的各項機器。東局、西局相繼建成，使天津機器製造局具有了一定的規模。清政府對天津機器局的設想，&ldo;最初只打算裝置製造火藥與銅帽的機器和裝置&rdo;，以後又&ldo;希望叫天津機器局所製造的火藥能供給全中國。等到這個機器局上了軌道，便打算叫它開始製造槍炮。&rdo;

1870年後，天津機器製造局進入了擴充的新階段。津局的擴充是和李鴻章分不開的。原因是因為這年發生了震驚中外的天津教案，6月底，清政府派崇厚出使法國，9月初旬，調任李鴻章為直隸總督，於是天津機器局的局務大權從崇厚轉入李鴻章之手。

李鴻章一接手辦津局，就不失時機地將它緊抓不放，使津局與原已在他手中的江南、金陵製造局皆權操諸己。為了整頓和擴充淬局，李鴻章做了不少工作。一方面他上奏清廷，&ldo;西洋軍火日新月異，不惜工費，而精利獨絕，故能橫行於數萬裡之外&rdo;，要清政府也應不惜代價，&ldo;認真取法&rdo;；另一方面則將天津機器局與江南、金陵兩局作比較，說江南、金凌兩局製造輪船、槍炮、彈藥已經取得成效，而天津機器局僅是&ldo;規模粗具，垣屋尚須加修，機器尚須添制，火藥亦尚未開造，自應就此基緒，逐漸擴充。&rdo;得到清中樞同意。李鴻章在人員和廠房建置兩方面著手整頓、擴充，他將其親信沈保靖從江南製造局調到天津機器局負總責，認為這樣做，&ldo;視閩局專任稅務司法人日意格，津局專任領事官英人密妥士，將成尾大不掉之勢，似稍勝之。&rdo;提出&ldo;如僱用洋匠，進退由我，不令領事稅務司各洋宮經手，以免把持。&rdo;這些，當然無可非議。李鴻章為將津局的實際大權轉移到他的手中掃清了障礙。不僅如此，李鴻章還任命大批南方人到機器局裡來，而把北方的旗人和漢人逐批解僱。當時曾有人評述道：&ldo;李鴻章的這種政策如果繼續下去，再過半年機器局裡將要連一個北方工人或學徒都留不住了，而機器局則將完全由忠於李鴻章的南方人所把持。其結果一定是中央政府在軍火和軍器的製造與修理方面完全得依靠李鴻章了。&rdo;以後的歷史事實的確證明瞭請中央對李鴻章的依賴性越來越大。

在廠房擴建方面，李鴻章不斷派人添購機器，又在大清河、北運河之間，擇地興造了火藥庫一所。1872年，增建鑄鐵、熟鐵、鋸木等廠；次年在原有藥碾機器基礎上，又添置西洋藥碾機器，各式機器10餘部，並續建機器房和第二座碾藥廠。1874年又建成第三、第四座碾藥廠，購買製造林明敦槍和制中針槍彈的機器，成立洋槍廠和槍子廠。經過逐年擴建，天津機器局頗具規模：設在城東賈家沽的東局，以製造洋火藥、洋槍、洋炮、各式子彈和水雷為主，並附設水師、水雷、電報學堂；設在城南海光寺的西局，以製造軍用器具和開花子彈為主，同時也製造各種炮車器具、電線、電機、電引、佈置水雷用的輪船及挖河船等。經擴充後的天津機器局又成了李鴻章擴張淮軍軍閥實力，向清政府請功邀賞的一張王牌。這樣，清廷直接控制的江南、馬尾、金陵和天津四個軍用工廠，李鴻章實有其三了。

天津機器局的製造情況，可以用李鴻章所說的一句話來概括。即：&ldo;洋軍火總匯。&rdo;在海光寺裡主要&ldo;從事鑄造炸炮、製作炮車，修理小型軍器，製造銅帽、炮彈，以及許多其他軍用品。&rdo;在紫竹林租界以東的火藥廠和機器廠裡，則&ldo;從事製造品質優良的火藥