生球的抗壓強度一般只有1～2千克力/個球(9.80665～19.6133牛/個球），干燥以后的球，其強度雖有提高，可達8～10千克力/個球(78.4532～98.0665牛/個球)，但仍然不能滿足運輸和高爐冶煉的要求。目前提高球團礦的強度雖然有許多方法，但95%以上的球團礦仍然靠焙燒固結。
球團礦的焙燒固結是其生產過程中最復雜的工序，許多物理和化學反應，在此階段完成。并且對于球團礦的冶金性質，如強度、氣孔度、還原性等有重大影響。
焙燒球團礦的設備有豎爐、帶式焙燒機和鏈篦機-回轉窯三種。不論采用哪一種設備，焙燒球團礦應包括干燥、預熱、焙燒、均熱和冷卻五個過程，見下圖對于不同的原料，不同的焙燒設備，每個過程的溫度水平、延續時間以及氣氛均不相同。
干燥過程的溫度一般為200～400℃,這里進行的主要反應是蒸發生球中的水份，物料中部分結晶水，也可排除。
預熱過程的溫度水平為900～1000℃。干燥過程中尚未排除的少量水份，在這里排除干凈。主要的反應是磁鐵礦氧化成赤鐵礦，碳酸鹽礦物分解，硫化物的分解和氧化，以及某些固相反應。
焙燒帶的溫度水平一般為1200～1300℃。預熱帶中尚未完成的反應，如分解、氧化、除硫、固相反應等也在此進行。這里的主要反應有鐵氧化物的結晶和再結晶，晶粒長大，固相反應以及由之產生的低熔點化合物或共晶的熔化，形成部分液相，球團礦體積收縮及組織致密化。
均熱階段的溫度水平應略低于焙燒溫度。在此階段保持一定時間，主要目的是使球團礦內部晶體長大，盡可能使它發育完整，使礦物組成均勻化，消除一部分內部應力。
冷卻階段應將球團礦的溫度從1000℃以上冷卻到運輸皮帶可以承受的溫度。冷卻介質為空氣，它的氧勢較高，如果球團礦內部尚有未被氧化的磁鐵礦，在這里可以得到充分氧化。
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