据原华野十纵司令部作战参谋田畦回忆：
当初济南战役，华野司令部原本下达的命令是让十纵“阻援打援”，田畦收到命令后，询问宋时轮司令员应该如何起草命令，宋时轮不悦地说道：“不能让老子的部队光啃骨头不吃肉。”说完便离开了司令部，驱车去找粟裕了。
大概半个小时后，宋时轮一脸喜色的回来了，一下车就叫道：“小田，起草命令，攻城。”
当天晚上，宋时轮在葡萄架下邀请十纵诸位领导秉烛痛饮，庆祝十纵要到了主攻任务。
1948年8月下旬，宋时轮到曲阜参加华野军事会议，研究济南战役的组织和部署，在这次会议上，华野参谋长陈士榘宣布了各纵队的任务：攻济部队分为由东、西兵团，东兵团由许世友、谭震林、王建安统一指挥，西兵团由10纵司令员宋时轮、政委刘培善指挥，为主攻方向。
据《宋时轮传》记载，宋时轮是“带着思想问题”来参加这次军事会议的。在他的心里一直有一个结，就是去年7月到8月，宋时轮率领10纵进入鲁西南作战，以阻击蒋军，确保刚刚进入大别山的刘邓大军的侧背。
在阻击大战开始之前，由于蒋军第5师突然出现，配合其84师合力进攻，10纵的活动范围不断被压缩，为了摆脱这一被动局面，陈士榘和唐亮命令宋时轮率领10纵集结部队退过黄河，撤到北岸去。
据陈士榘回忆录记载，10纵在渡河过程中，由于时间仓促，敌人进攻激烈，部队在渡河时出现了指挥混乱的情况，部队伤亡1500余人，损失骡马500匹，还有4000余名支前民工被截在了黄河南岸。
到达黄河北岸后，宋时轮等人以极大的勇气背水列阵，在敌众我寡的情况下进行了长达10余天的梁山阻击战，拖住了邱清泉的整编第5军，重创了敌人的5个师，胜利完成了掩护刘邓的任务。
此战10纵打得非常顽强英勇，以至于蒋军内部开始流传“排炮不动，必是10纵”的顺口溜。
虽然在阻击战前出现了一些意外，但总的成绩是好的，战后，陈毅司令员评价到：“从当时情况的发展来看，拖住敌人的目的达到了，把部队转移到黄河北岸进行一下休整，以利再战，这样是对的。”
然而，一天后中央就发来了电报，指出：“宋纵自动北渡，致受损失，是一极大错误。”
战争年代，信息交流不便，中央以为宋时轮是“自动北渡，致受损失”，但按照陈毅司令员的说法：“这么大的行动，不是你们纵队首长决定的，是我们的意见，这件事我专门向总部做了报告，总部也是同意了的。”
不久后，华野首长在给中央和10纵的电报的解释道：“前次被堵的责任问题，此事由于敌情紧迫，且是按（陈士）榘唐（亮）指示执行的，以后在西兵团经验讨论中，再详谈。”
当时由于战情急迫，没有时间对这些细枝末节进行讨论，大家就把此事放下了。宋时轮此后又率领10纵进行了一系列的战役战斗，其中以豫东战役中的桃林岗阻击战最为有名，此战是10纵历史上最激烈、最成功的阻击战例之一，也从此彻底打响了宋时轮和10纵擅长打阻击战的名号。
从另一个方面看，阻击战是啃骨头的恶仗，而战果却不如正面战场的兄弟部队那样丰厚，一直啃骨头不吃肉，时间长了难免有些想法。再加上，去年梁山阻击战前的“自动北渡，致受损失”的事情至今还没有定论，宋时轮于是就在野战军会议上提出了这个问题，并且旁敲侧击地提出了10纵兵员和枪支弹药的补充问题，说：“如无补充，不能再打”。
《宋时轮传》记载：此话语出惊人。野战军和外线兵团首长的解释又不能使他满意，他中途离开会场。
短短的介绍，描述了当时的气氛。不管怎么说，中途擅自退场是绝对不对的，不能被允许的。毛主席在得知此事后发来电报：“宋时轮行为极不当，应予撤职。”
此事惊动中央后，野战军首长和宋时轮进行了长谈，宋时轮也坦诚地说明了自己的“思想问题”，矛盾就此冰释。野战军首长于是给中央发电报建议：“宋时轮仍保留原职，如必须撤职时，战役结束后，再行撤职。”
不久后收到中央回电：“准予保留撤职处分，以观后效。”
在解决完这些问题后，宋时轮轻装上阵，继续担任济南战役西兵团司令员，负责济南战役的主攻任务。他采用军政并举的办法，在对吴化文部前沿阵地展开猛攻的同时，对其开展政治攻势，最终摇摆不定的吴化文放弃抵抗，率部下3个旅2万余人宣布起义。
据宋时轮晚年回忆：吴化文的起义，至少可以减少我军两三千人的伤亡，也使得整个战役缩短了几天。在战前，宋时轮已经做好了将拒不起义的吴化文部悉数歼灭的心理准备，这种强硬的立场，正是促使吴化文起义的关键。在军政并举的方针下，他争取到了最后理想的结果。
吴化文率部起义后，宋时轮针对济南敌军防御的重点——商埠发起了猛攻，他下令集中4个纵队的兵力，从北、西、南三个方向，使用多路突击、分割穿插、逐个歼灭的战法实施攻击。
经过2天的战斗，到9月22日中午，西兵团以歼敌2万余人的战绩完全占领了商埠。到24日2时许，我军一个团突上城墙，掩护主力部队攻入城中，直逼伪省政府，名将王耀武就此做了俘虏，济南城宣告解放。
10月5日至24日，华野在曲阜召开了前委扩大会议，这次会议的中心内容是贯彻中央九月会议精神，重点是加强纪律教育，反对无组织无纪律，为即将开展的淮海战役做战前准备。
在这次会议期间，宋时轮向中央军委和华野前委提交报告，对他之前的行为进行了检讨，并“请组织给我严重处罚，俾正纪律，不胜迫切待命之至。”
华野前委就宋时轮的检讨报告进行讨论后，认为：
“宋时轮在济宁会议的行动，确实是错误很大，但他在此次济南战役中积极努力，作用不小。在此次会议期间，经过我们严厉批评后，已感到自己错误的严重，已承认自己过去，并正是请求处分和保证坚决改正。我们鉴于过去对宋时轮严厉批评与具体帮助均不够，及宋工作积极，且已承认错误，并保证今后改正。因此，我们主张可以不必给予处分，仍留任十纵原职。”
看到华野前委的电报，余兴未消的毛主席陷入了思考，这次济南战役，有“思想问题”的是他，“好不愿意参加攻济战役”的是他，同时，担任主攻任务，灵活运用军政手段，减少了部队大量伤亡的也是他。此人有勇有谋，品质没有问题，在取得济南战役这次大胜利的背景下，我们还应该再给他一个严厉的处分吗？
话再说回来，在去年10月的梁山北渡后，中央确实有委屈他的成分，但这也不是他中途离开会场，甚至说无法参加济南战役的理由，军人以服从命令为大，这是基本的常识。
总得来看，宋时轮有功有过，作为一个战将，他在闹脾气后很快调整，用军功弥补了过来，并没有对战役的进行产生实质性的影响。经过反复思考，毛主席对宋时轮请求处罚的电报和华野希望免去宋时轮处分的电报都采取了不予作答的态度，这一处理方式，无疑体现了毛主席高超的政治水平和灵活的组织策略。
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