生球的抗压强度一般只有1～2千克力/个球(9.80665～19.6133牛/个球），干燥以后的球，其强度虽有提高，可达8～10千克力/个球(78.4532～98.0665牛/个球)，但仍然不能满足运输和高炉冶炼的要求。目前提高球团矿的强度虽然有许多方法，但95%以上的球团矿仍然靠焙烧固结。
球团矿的焙烧固结是其生产过程中最复杂的工序，许多物理和化学反应，在此阶段完成。并且对于球团矿的冶金性质，如强度、气孔度、还原性等有重大影响。
焙烧球团矿的设备有竖炉、带式焙烧机和链篦机-回转窑三种。不论采用哪一种设备，焙烧球团矿应包括干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个过程，见下图对于不同的原料，不同的焙烧设备，每个过程的温度水平、延续时间以及气氛均不相同。
干燥过程的温度一般为200～400℃,这里进行的主要反应是蒸发生球中的水份，物料中部分结晶水，也可排除。
预热过程的温度水平为900～1000℃。干燥过程中尚未排除的少量水份，在这里排除干净。主要的反应是磁铁矿氧化成赤铁矿，碳酸盐矿物分解，硫化物的分解和氧化，以及某些固相反应。
焙烧带的温度水平一般为1200～1300℃。预热带中尚未完成的反应，如分解、氧化、除硫、固相反应等也在此进行。这里的主要反应有铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应以及由之产生的低熔点化合物或共晶的熔化，形成部分液相，球团矿体积收缩及组织致密化。
均热阶段的温度水平应略低于焙烧温度。在此阶段保持一定时间，主要目的是使球团矿内部晶体长大，尽可能使它发育完整，使矿物组成均匀化，消除一部分内部应力。
冷却阶段应将球团矿的温度从1000℃以上冷却到运输皮带可以承受的温度。冷却介质为空气，它的氧势较高，如果球团矿内部尚有未被氧化的磁铁矿，在这里可以得到充分氧化。
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