同治九年(1870年)，天津教案发生，崇厚奉命赴法国道歉谢罪，11月4日上谕津局改由刚刚接任直隶总督的李鸿章接续督办。李氏上任当月即罢黜洋总办密妥士，另委湖北补用道沈保靖为总办局务。此后历任总办，皆系华人担任。天津机器局在当时成为北洋主要的大兵工厂，常年供应北省各军军火***。该年改称总理天津机器局。
注：天津教案—1870年4、5月间，天津发生多起儿童失踪绑架的事件。6月初，天气炎热，疫病流行，育婴堂中有三、四十名孤儿患病而死，每天有数百人到坟地围观，挖出孩子的尸体查看。于是民间开始传言怀疑外国修女以育婴堂为晃子，实则绑架杀死孩童作为药材之用。6月20日，一名被居民扭送官府的匪徒武兰珍口供中又牵连到教民王三及望海楼天主堂。于是民情激愤，士绅集会，书院停课，反洋教情绪高涨。6月21日清晨，天津知县刘杰带人犯武兰珍去教堂对质，发现该堂并无王三其人，也没有武兰珍所供的席棚栅栏，“遍传堂中之人，该犯并不认识，无从指证”。
谢福音神父与三口通商大臣崇厚协商育婴堂善后处理办法。但当时已经有数千群众包围了教堂，教堂人员与围观的人群口角起来，引起抛砖互殴。法国驻天津领事丰大业要求崇厚派兵镇压，没有得到满意的结果。在前往教堂的路上，与知县刘杰相理论，怒而开枪，打伤了知县的仆人，民众激愤之下先杀死了丰大业及其秘书西门，之后又杀死了10名修女(被剥光衣服强奸、挖眼割乳，后被烧死)、2名神父、另外2名法国领事馆人员、2名法国侨民、3名俄国侨民和30多名中国信徒，焚毁了望海楼天主堂、仁慈堂、位于教堂旁边的法国领事馆，以及当地英美传教士开办的其它4座基督教堂。破坏行动持续了3小时。6月24日，外国军舰来到天津，七国公使向总理衙门抗议，而以法国为首。
清朝方面派出时任直隶总督曾国藩来调查并与法国方面交涉，当时朝廷中的官员多数认为不要对其退让，不惜一战，情势紧张。曾国藩考虑当时局势，不愿与法国开战，首先对英国、美国、俄国作出赔偿以使最后能单独与法国交涉。
同治九年六月初十日一曾国藩到天津，立即发布《谕天津士民》，对天津人民多方指责。随后经他调查之后，确认育婴堂并无诱拐伤害孩童之事，于是在法国的要求下，商议决定最后处死为首杀人的18人，充军流放25人，并将天津知府张光藻、知县刘杰被革职充军发配到黑龙江，赔偿外国人的损失46万两银，并由崇厚出使法国道歉。李鸿章也认为“冀终归于一命一抵了案”。而法国因随后发生了普法战争，无暇兼顾东方事务，因此接受了这个条件。
这个交涉结果，朝廷人士及民众舆论均甚为不满，“诟詈之声大作，卖国贼之徽号竟加于国藩。京师湖南同乡尤引为乡人之大耻”，使曾国藩的声誉大受影响，随后朝廷让李鸿章接替曾国藩。
同治十年(1871年)，撤销西局，将机器拼入东局。将淮军之修械厂迁在海光寺原址，又名北洋南局，全名是北洋行营制造局。这个制造局属于淮军，由李鸿章督办，与其它属于地方之机器局不同。此局专造各式新型炮弹枪弹，产量几与津局相埒。
同治十二年(1873年)，建成火药第二厂。次年建成火药第三及第四厂。
光绪元年(1875年)，津局购到林明敦式机器，及中针枪子机器，准备制造洋枪。 光绪三年(1877年)开始制造，两年之间，完成五百二十枝，此后则大部从事改造士乃得(Snider)枪及从事修整各式旧枪，极少生产新品。
注：光绪二年(1876年)—光绪五年(1879年)间津局制造军火明细。
光绪二年(1876年)生产数量：洋火药六十四万三千余磅、铜帽四千二百万颗、 林明敦、士乃得后门枪子九十四万八千颗、前膛开花炮弹六万八千个、后膛镀铅来福大炮弹二千余个、各式拉火十七万四千余枝、洋式铁木大炮架及车旋机器四十余座。
光绪三年(1877年)生产数量：洋火药五十八万余磅、铜帽三千五百万颗、林明敦、格林子弹一百万颗、前膛开花炮弹五万八千个、后膛炮弹四千余个、各式拉火十八万七千余枝、林明敦中针后门枪二百余杆、大小水雷五百余具、炮架及机器二十余座。
光绪四年(1878年)，李鸿章奏报：“添置提磺厂、压药器及分药、切药等房， 又建厂房二十余间….各营渐多后门枪，议令减造铜帽，为多制后膛子弹之用。所造林明敦枪发营领操，并称精利合法，以核费与购价悬殊，当饬停止。分设电机、水雷学堂，其生徒已派赴海口各司电报、水雷等事。”
该年生产数量：洋火药五十六万五千三十五磅六两、铜帽三千八百九十九万颗、林明敦后门兵枪三百二十杆、格林后门子弹一百三十七万六千颗、前膛开花炮弹六万三千四十二个、后膛镀铅来福炮弹五千四百四十四个、各式铜纸拉火十四万八千一百二十枝、大小水雷四十六具、锅炉及车床等器七十七具。
光绪五年(1879年)生产数量：洋火药六十五万一千八百三十磅、铜帽二千八百三十五万颗、林明敦、温睹士得、格林等后门子二百四十五万二百颗、前膛开花炮弹六万六千五百七十四个、后膛镀铅来福炮弹九千六百六十一个、各式铜纸拉火二十一万三千五十五枝、一千磅至四十磅水雷一百九十个、各式机器四十具。
光绪十二年(1886年)5月30日，津局发生爆炸事故。据上海申报记载："天津药局失慎一事，前据西报译登。兹悉失慎者，实系机器东局铜模装药房。所谓"铜模"者，即毛瑟枪子也。是房共屋五处，工人四十名，学徒若干名。每日午后上工时，必将上半日巳成之枪子，逐一细数。平时日造枪子一万三千颗，因醇邸莅津阅操，需用孔亟，每日赶造二万六千颗。是日学徒数子时，误将子上格针触击，登时轰发，无殊石破天惊。屋***九人，当火发时，二人由窗逃出，其余七人均在火坑中乱窜。无如双扉紧闭，欲出无由。直至外人破门而入，则一已焚毙。 至四点钟时，又毙其二。尚有四人入夜亦淹然而逝矣。时总办潘梅园观察随侍醇邸在旅顺口，翌日始回。客有过其墟者，但见颓垣败瓦之间，残骸零落，七尸则分置二门外，尚未殓埋，诚惨矣哉。"
北洋老海