Sverige var redan klart för avancemang inför slutmatchen, men vann nu gruppen före hemmanationen Portugal som också går vidare. Båda lagen vann tre av fyra matcher, men Sverige placerade sig före tack vare bättre målskillnad i de inbördes matcherna.
Luxemburg förlorade alla sina fyra matcher och är utslaget.
Sverige krossade Luxemburg tidigare i kvalet med 53 poäng, men saknade nu tre spelare på grund av skador, däribland nyckelspelaren Ludde Håkanson med en muskelskada.
Sverige inledde darrigt och låg under med 16–19 i slutet av den första perioden, men gjorde sedan 14 raka poäng och drog ifrån.
Charles Barton blev bästa poängplockare med 22 poäng och Alexander Lindqvist satte 21.
Nästa fas i VM-kvalet startar i november.