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第一次成立.1921年初，北京共产主义小组派出陈为人和张昆弟来到工厂宣传马克思主义和劳工运动的情况；同年11月，中国共产党中央局发出通告，要求“以全力组织全国铁道工会”；到1922年初，天津机厂工会成立。1922年8月，长辛店的铁路工人发起大罢工，天津铁路工会立即通电声援，本厂的工会也响应号召，参与罢工。在二七大罢工失败后，王荷波和李广义来到天津宣传；随即，本厂工人为抗议吴佩孚，宣布罢工3天。
再次成立.1925年冬，国民革命军击败了李景林后，王麟书