A、液氮用作冷冻剂，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

B、氢气充灌气球，是利用了氢气密度小的性质，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

C、干冰用作人工降雨，是利用了干冰升华时吸热的性质，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

D、氧气用于炼钢，是利用了氧气的氧化性，需要通过化学变化才表现出来，是利用了其化学性质，故选项正确．

故选D．